Termodinamička stabilnost je pojam koji se koristi u kemiji za opisivanje kemijskog sustava koji ne troši niti oslobađa toplinsku energiju. U nedostatku promjene toplinske energije, tvar ne prolazi kemijsku reakciju i stoga je stabilna. U smjesama koje su termodinamički stabilne, stabilno stanje se javlja ili prije nego što se bilo koji od kemijskih reaktanata transformira u kemijske produkte ili nakon što je taj proces završen. Ako je kemijski sustav termodinamički stabilan, nema kretanja topline unutar sustava ili između sustava i okolnog okoliša.
Znanstvenici mogu mjeriti količinu toplinske energije koja se proizvodi ili stavlja u kemijsku reakciju. Neki kemijski sustavi će automatski reagirati jedan s drugim kada dođu u kontakt. Termodinamičke reakcije koje se događaju spontano i daju toplinu poznate su kao egzotermne reakcije. Iako je moguće dodati toplinsku energiju ovoj vrsti sustava, čin koji obično funkcionira za ubrzavanje reakcije, unutar samih reaktanata postoji dovoljno energije da se reaktanti pretvore u produkte. Kada je reakcija gotova, za kemijski proizvod, koji je isti kemijski sustav koji su reaktanti jednom sastavili, kaže se da je u stanju termodinamičke stabilnosti.
Reaktanti će možda morati potrošiti energiju da bi se transformirali u produkte. U ovim vrstama kemijskih sustava termodinamička stabilnost se javlja prije dodavanja energije u sustav. U nedostatku dodatne toplinske energije, kemikalije u sustavu neće reagirati jedna s drugom. Oni su u stanju odoljeti pretvaranju u proizvode. Ova vrsta termodinamičke stabilnosti javlja se u endotermnim reakcijama.
Primjer egzotermne kemijske reakcije koja rezultira termodinamički stabilnim proizvodom je transformacija šećera i vode u šećer-vodu. Kada se šećer doda vodi, reaktanti tvore termodinamički nestabilan sustav. Šećer se počinje automatski otapati u vodi, proces koji se nastavlja sve dok sav šećer ne nestane. U ovom trenutku, sustav je termodinamički stabilan jer bi bilo potrebno dodavanje energije u sustav da se obrne kemijski proces i odvoje voda i šećer jedan od drugog. Prava stanja termodinamičke stabilnosti su rijetka jer su kemijski sustavi gotovo uvijek u procesu reagiranja na neki način.