Термодинами́ческое равнове́сие, состояние термодинамической системы, в котором её параметры не меняются с течением времени и, кроме того, в системе отсутствуют необратимые процессы, связанные с диссипацией энергии (теплопроводность, диффузия, химические реакции и др.). В условиях изоляции от окружающей среды система с течением времени самопроизвольно приходит в состояние термодинамического равновесия. Переход системы в термодинамическое равновесие называется релаксацией.

Одно из условий термодинамического равновесия – механическое равновесие, при котором невозможны никакие макроскопические движения частей системы, но поступательное движение и вращение системы как целого допустимы. Другие необходимые условия термодинамического равновесия – постоянство температуры и химического потенциала в объёме системы; они определяют термическое и химическое равновесие системы.

Достаточные условия термодинамического равновесия (условия устойчивости) могут быть получены из второго начала термодинамики; к ним, например, относятся рост давления при уменьшении объёма (при постоянной температуре) и положительное значение теплоёмкости при постоянном давлении. В общем случае система находится в термодинамическом равновесии, если термодинамический потенциал системы, соответствующий независимым в данных условиях переменным, минимален, а энтропия максимальна.