Un sistem termodinamic se găsește în stare de echilibru termodinamic dacă mărimile de stare nu se modifică atunci când este izolat de acțiunile mediului exterior. De la această izolare se exclud câmpurile de forțe externe, ca de exemplu câmpul gravitațional.
Echilibrul termodinamic presupune echilibrele hidrostatic, termic, difuzional și chimic. Practic, sistemul termodinamic se află în echilibru atunci când mărimile care caracterizează starea microsistemelor componente sunt aproximativ egale cu mărimile medii pentru întreg sistemul.
Starea energetică a unui sistem termodinamic, la un moment dat, este dată de condițiile interioare ale acestuia (masa și energia sistemului) și de condițiile exterioare (care determină schimbul de energie între sistem și mediul exterior).