本实验室以能源的高效转换和清洁利用为核心，以传热学、热力学、流体力学、化学及系统科学为基础，以满足国家能源(特别是化石能源)的安全高效利用提供科技理论创新和先进技术为目标，以热科学和可持续发展科学理论为指导开展相关基础及应用基础研究。主要研究方向为：传热学与热力学、燃烧科学与技术、燃气轮机关键技术基础、能源清洁转化与多联产、节能热技术与理论、污染控制理论与技术、系统仿真控制与能源战略。

    本实验室的长期发展目标和战略任务是：在队伍、科学研究及人才培养等诸方面达到世界领先水平；拥有多位具有国际领先水平和重要影响的学科带头人；产生有重要影响的原创性的学术思想和理论体系；成为一个世界领先水平的研究基地，发展成为国际学术交流中心；为我国社会和经济发展及国防建设做出更大贡献。

    本实验室拥有一支包括2位中国科学院院士、3位工程院院士、4名长江学者特聘教授、3名国家杰出青年基金获得者、3名中国青年科技奖获得者的“老中青”相结合的高水平的师资队伍。现有固定在编研究人员66人，其中教授31人，拥有博士学位的45人，占70%以上。以五位德高望重的院士作为学科带头人，每个方向设立2-4名学术带头人。高水平的研究队伍为本研究方向的进一步发展和提高奠定了坚实的基础。本实验室有良好的学术声誉和良好的学术环境，吸引了一批有志于能源动力和热科学研究的人才，近些年，连续从国内其他大学和研究机构以及美国、德国、日本和英国等国际一流大学引进了高级人才和博士后研究人员，整个队伍呈现相当的活力。国内外优秀人才吸引与引进工作还在进行之中。

    本实验室还拥有一大批大型的精密仪器和试验台架，总价值达6700多万元，其中近年购置的占极大部分，目前实验室的设施和设备条件与国内各高等院校相比是比较完备和先进的，仪器设备水平处于国内领先地位。