Vào tháng 12 năm 1840,[3] James Prescott Joule lần đầu tiên xuất bản một bản tóm tắt trong Kỷ yếu Hội Hoàng gia Luân Đôn (tiếng Anh: Proceedings of the Royal Society), báo cáo rằng nhiệt có thể được tạo ra bởi dòng điện. Joule đã làm thí nghiệm như sau: dùng một dây dẫn nhấn chìm trong một lượng nước cố định và đo nhiệt độ tăng lên do một dòng điện đã biết truyền qua dây trong 30 phút. Bằng cách thay đổi cường độ dòng điện và chiều dài dây, ông suy luận rằng lượng nhiệt tạo ra tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện và với điện trở của dây.[4]

Vào năm 1841 và 1842, các thí nghiệm tiếp theo cho thấy rằng lượng nhiệt tạo ra tỷ lệ thuận với năng lượng hóa học được sử dụng trong pin Volta tạo ra dòng điện. Điều này khiến Joule từ chối thuyết calo (tiếng Anh: Caloric theory, phổ biến tại thời điểm đó) và ủng hộ thuyết nhiệt cơ học (tiếng Anh: Mechanical theory of heat, theo đó nhiệt là một hình thức khác của năng lượng).[4]

Nhiệt Joule cũng được nghiên cứu độc lập bởi Heinrich Lenz vào năm 1842.[2] Do đó định luật này mang tên hai ông, gọi là định luật Joule–Lenz.

Đơn vị SI của năng lượng sau đó đã được đặt tên là joule và ký hiệu là J. Thường được biết đến là đơn vị công suất, watt (W), tương đương với một joule trên giây (J/s).