Термодинамичка равнотежа, је стање термодинамичког система у коме је он у термичкој, механичкој и хемијској равнотежи. Стање система у равнотежи одређено је функцијама стања. Функције стања може бити интензивна функција стања, притисак и температура, или екстензивна функција стања као нпр. молски удео компоненти. Термодинамичка равнотежа је детерминисана минимумом термодинамичког потенцијала.
За систем при константној запремини термодинамички потенцијал еквивалентан је Хелмхолцовој слободној енергији (енгл. Helmholtz free energy):
- F = U – TS
За систем на константном притиску термодинамички потенцијал еквивалентан је Гибсовој слободној енергији (енгл. Gibbs free energy):
- G = H – TS
