Внутренняя энергия реального газа включает в себя кинетическую энергию  теплового движения молекул и потенциальную энергию межмолекулярного взаимодействия. Потенциальная энергия реального газа обусловлена лишь силами взаимодействия между молекулами и равна работе, которая затрачивается на преодоление этих сил:

.

Знак «минус» говорит о том, что молекулярные силы, создающие внутреннее давление () являются силами притяжения. Учитывая оба вида энергии, получим, что внутренняя энергия моля реального газа равна:

.

Здесь   – кинетическая энергия теплового движения молекул; определяется как для идеального газа;

 -.