Fazni dijagram je dijagram koji se obično koristi u znanostima, posebno u kemiji, za vizualizaciju uvjeta pod kojima tvar postoji u određenoj fazi i prelazi u drugu fazu. Faze koje obrađuje fazni dijagram su tipično čvrste, tekuće i plinovite faze. Dijagrami su postavljeni kao grafikoni s pritiskom na okomitoj osi i temperaturom na horizontalnoj osi. Krivulje na dijagramu predstavljaju točke u kojima su različite faze u stanju ravnoteže, a otvoreni prostori predstavljaju različite faze. Iz takvog dijagrama može se prikupiti mnogo vrijednih informacija, kao što su vrelište i ledište tvari pri danom tlaku.
Tipični fazni dijagram počet će pri vrlo niskoj temperaturi i tlaku i počinje samo s jednom krivuljom. Iznad krivulje je čvrsta faza, a ispod nje plinovita faza. Sama krivulja predstavlja ravnotežu između krute tvari i plina; u uvjetima vrlo niskog tlaka tekućina rijetko postoji. Ova ravnoteža se također naziva sublimacijskom točkom. Na kraju, pri određenoj temperaturi i tlaku, krivulja se grana u dvije različite krivulje, a prostor između njih predstavlja tekuću fazu.
Točka u kojoj se krivulja grana na dvije krivulje naziva se trostruka točka. Važan je jer predstavlja specifične uvjete temperature i tlaka pri kojima su čvrsta, tekuća i plinovita faza u stanju ravnoteže. To znači da se tvar predstavljena grafikonom neprestano pomiče između faza – sve tri su prisutne u bilo kojem trenutku.
Pri određenoj temperaturi i tlaku, donja krivulja završava u točki koja se naziva kritična točka. To se obično događa pri relativno visokom tlaku i temperaturi. U uvjetima tlaka i temperature višim od kritične točke, ne postoji vidljiva razlika između tekuće faze i plinovite faze.
Fazni dijagrami su korisni i mogu biti vrlo važni kemičarima. Krivulja na faznom dijagramu koja dijeli tekućinu i plin, na primjer, predstavlja uvjete pod kojima će njih dvoje biti u ravnoteži. Drugim riječima, krivulja predstavlja točku vrelišta tvari.