第一種永久機関（Perpetual motion machine of the first kind）とは、外部から何も受け取ることなく、仕事を外部に取り出すことができる機関である。これは熱力学第一法則（エネルギー保存の法則と等価）に反した存在である。機関が仕事をするためには外部から熱を受け取るか、外部から仕事をなされるのどちらかが必要で、それを望む形の仕事に変換するしかないが、第一種永久機関は何もエネルギー源のないところからひとりでにエネルギーを発生させている。これは、エネルギーの増減が内部エネルギーの変化であるという、熱力学第一法則に第一種永久機関が逆らっていることを意味している。

科学者、技術者の精力的な研究にもかかわらず、第一種永久機関を作り出すことはできなかった。その結果、熱力学第一法則が定式化されるに至った。