מבחינה היסטורית, המונח אנטרופיה נקבע כמושג בתרמודינמיקה על ידי רודולף קלאוזיוס, מהמונח היווני המקביל (έντροπία). בהקשר זה, אנטרופיה היא פונקציית מצב המסייעת לתאר מעברי חום. כמו כן, מהחוק השני של התרמודינמיקה נובע כי תהליך אדיאבטי (כלומר, תהליך בו המערכת לא מחליפה חום עם הסביבה) המתקיים במערכת הוא הפיך אם ורק אם האנטרופיה של המערכת נשארת קבועה.

במכניקה הסטטיסטית, האנטרופיה מוגדרת עבור מצב מקרוסקופי מסוים כלוגריתם טבעי של מספר המצבים המיקרוסקופיים השונים בהם הוא מתקיים. הגדרה זו מספקת הסבר הסתברותי לחוק השני של התרמודינמיקה, היות שעבור מערכות גדולות מספיק, שתי ההגדרות לאנטרופיה מתלכדות. בהקשר הסטטיסטי, מקובל להבין אנטרופיה כמידת חוסר הסדר במערכת. עם זאת, הגדרה זו אינה מדויקת מספיק כדי לתאר את המושג כהלכה (ראו להלן).