至少所有的热化学反应都是可逆反应，这可以从描述微观粒子运动的方程满足时间反演对称性来理解。
什么是时间反演对称性？
举个例子，从离地面高为h的空中静止丢下一块石头，让其做自由落体运动。石头会逐渐加速，经过一段时间掉到地面，设刚接触地面时速率为v。相反，将同一块石头从地面朝上以大小为v的速率抛出，那么这块石头会逐渐减速最终达到高度h时速率为0。而且以上两个过程在石头位于相同高度时速率都相等，但运动方向相反，换句话说，两个过程中任意一个过程相当于是把另一个过程反着进行了一遍，就像电影倒放一样。其实宏观物体在只受重力(引力)作用下的任何过程的相反过程都是可以实现的，这是因为将描述其运动的方程
中的时间t换成-t后，方程的形式不便，也就是说描述运动的方程满足时间反演对称性。换路话说，其相反的过程也是符合运动规律的。至于实际情况到底是正向的过程还是逆向的过程，要看具体的初始条件。比如对于前面石头运动的问题，当初始条件是静止在空中，那么接下来发生的就是自由落体运动，当初始条件是具有一个向上的速度，那么接下来发生的就是向上的减速的抛体运动。
热化学反应的可逆性
参与化学反应的微观粒子(原子、分子等)的运动规律可用量子力学中的运动方程，如薛定谔方程，去描述。对于热化学反应(这里指除光化学反应之外的化学反应)涉及到的过程，相应的薛定谔也满足时间反演对称性。因此，若正反可以发生，其逆反应也是可以发生的。具体是发生正反应还是逆反应，要看参与反应的粒子的初始状态(条件)。对于一般的化学反应体系，通常含有大量的粒子，其中既有满足正反应的初始条件的粒子，又有满足逆反应的初始条件的粒子。总的结果是既有正反应发生，也有逆反应发生。因此热化学反应都是可逆反应。
光化学反应的可逆性
对于光化学反应，情况更加复杂，还涉及到逆反应的定义的问题。
