Termodinamička ravnoteža opisuje sustav čija se svojstva neće promijeniti bez neke vrste vanjskih smetnji. Drugim riječima, sustav u termodinamičkoj ravnoteži neće se promijeniti ako mu se nešto ne doda ili oduzme. Primjer za to je mlak napitak. Napitak je možda počeo hladan, ali toplina iz zraka će se premjestiti u hladno piće i učiniti ga toplijim sve dok ne bude iste temperature kao i zrak – čime se postiže termodinamička ravnoteža. Osim toga, budući da toplina prelazi iz zraka u napitak, zrak neposredno oko šalice također će postati hladniji.
Proces koji sustav koristi za postizanje termodinamičke ravnoteže opisan je u dva zakona fizike: Prvi zakon termodinamike i Drugi zakon termodinamike. Prvi zakon kaže da se energija ne može stvoriti ili uništiti, može se samo prenositi. Drugi zakon kaže da će u izoliranom sustavu entropija rasti sve dok se ne postigne ravnoteža. To je bit termodinamičke ravnoteže. Da bi objekt postigao termodinamičku ravnotežu, moraju biti ispunjena tri uvjeta: kemijska ravnoteža, mehanička ravnoteža i toplinska ravnoteža.
Mehanička ravnoteža opisuje što se događa kada nema neuravnoteženih sila u sustavu ili sa sustavom i njegovom okolinom. To znači da sile moraju biti jednake u sustavu iu sustavu i njegovoj okolini. Jedna takva sila je pritisak. Ako je tlak isti u sustavu i sa sustavom i njegovom okolinom, postiže se mehanička ravnoteža. Ako nema mehaničke ravnoteže, sustav će nastojati postići ravnotežu.
Da bi sustav bio u kemijskoj ravnoteži, ne bi se trebale odvijati neto kemijske reakcije. U nekim sustavima to može značiti da su kemijske reakcije zaustavljene. Međutim, u drugim sustavima to može značiti da je sustav dosegao dinamičku ravnotežu. Dinamička ravnoteža opisuje stanje u kojem se odvijaju naprijed i rezervne reakcije na takav način da neto količina reaktanata ostaje nepromijenjena. U kemijskoj ravnoteži također je potrebno da se materija ne kreće iz jednog područja u drugo, kao što je ono što se događa kada se odvija difuzija.
Kada je objekt u toplinskoj ravnoteži, temperature moraju biti iste. Primjer mlakog napitka primjer je sustava koji postiže toplinsku ravnotežu. Kada predmet dođe u toplinski kontakt s drugim objektom, kao što je zrak, toplina će se premjestiti s veće koncentracije na nižu koncentraciju – to jest, s vruće na hladno. Usput, to znači da led ne hladi piće, već ga zagrijava. Toplina će se nastaviti kretati s visoke koncentracije na nisku sve dok oba objekta ne budu na istoj temperaturi i dok se ne postigne toplinska ravnoteža.