Z faktu, że czarne dziury posiadają temperaturę wynikałoby, że mogą one emitować promieniowanie i w ten sposób zmniejszać swoją entropię, zwiększając entropię wszechświata. Efekt ten został nazwany promieniowaniem Hawkinga. Ze względu na to, że temperatura czarnej dziury jest odwrotnie proporcjonalna do jej masy, promieniowanie to może być silne jedynie dla bardzo małych czarnych dziur-znacznie mniejszych niż takie, które powstają przez kolaps gwiazd i nie został on potwierdzony obserwacyjnie.
Kosmologia Według II zasady termodynamiki każdy układ izolowany dąży do stanu równowagi, w którym entropia osiąga maksimum. Zakładając, że Wszechświat jako całość jest układem izolowanym, powinien on również dążyć do równowagi. Wychodząc z tych założeń, Hermann von Helmholtz wysunął hipotezę śmierci cieplnej Wszechświata, według której Wszechświat w końcu dojdzie do równowagi termodynamicznej, w której niemożliwa będzie zamiana energii cieplnej na pracę, przez co niemożliwy będzie rozwój Wszechświata. Stwierdzenie tego faktu jest jednak stosunkowo trudne do zaobserwowania i dlatego prowadzi się liczne dyskusje, czy Wszechświat jest, czy nie jest układem izolowanym, czy też tylko zamkniętym, oraz czy rzeczywiście dąży jako całość do równowagi.