熱力学サイクル（ねつりきがくサイクル、英: thermodynamic cycle）あるいは単にサイクルは、ヒートポンプを含む熱機関の作業物質が行う循環的な動作を理想化（単純化）したものである。 実際の熱機関の動作は多少なりとも不可逆変化を伴っており、理論上の熱力学サイクルとは異なっているが、熱力学サイクルは熱機関の原理的理解や基本設計には必要なものである。