Termodynamisk stabilitet är en term som används inom kemi för att beskriva ett kemiskt system som varken förbrukar eller avger värmeenergi. I frånvaro av en förändring i termisk energi genomgår ämnet ingen kemisk reaktion och är därför stabil. I blandningar som är termodynamiskt stabila inträffar det stabila tillståndet antingen innan någon av de kemiska reaktanterna har omvandlats till kemiska produkter eller efter att processen är avslutad. Om ett kemiskt system är termodynamiskt stabilt sker ingen värmerörelse inom ett system eller mellan ett system och den omgivande miljön.
Forskare kan mäta mängden värmeenergi som produceras av eller sätts in i en kemisk reaktion. Vissa kemiska system kommer automatiskt att reagera med varandra när de kommer i kontakt. Termodynamiska reaktioner som uppstår spontant och avger värme är kända som exoterma reaktioner. Även om det är möjligt att lägga till värmeenergi till denna typ av system, en handling som vanligtvis fungerar för att påskynda reaktionen, finns det tillräckligt med energi i själva reaktanterna för att omvandla reaktanterna till produkter. När reaktionen väl är klar sägs den kemiska produkten, som är samma kemiska system som reaktanterna en gång utgjorde, vara i ett tillstånd av termodynamisk stabilitet.
Reaktanter kan behöva förbruka energi för att omvandlas till produkter. I dessa typer av kemiska system uppstår termodynamisk stabilitet innan energi tillförs systemet. I frånvaro av extra värmeenergi kommer kemikalierna i systemet inte att reagera med varandra. De kan motstå att förvandlas till produkter. Denna typ av termodynamisk stabilitet förekommer i endotermiska reaktioner.
Ett exempel på en exoterm kemisk reaktion som resulterar i en termodynamiskt stabil produkt är omvandlingen av socker och vatten till sockervatten. När socker tillsätts vatten bildar reaktanterna ett termodynamiskt instabilt system. Sockret börjar automatiskt lösas upp i vattnet, en process som fortsätter tills allt socker är borta. Vid denna tidpunkt är systemet termodynamiskt stabilt eftersom det skulle kräva tillsats av energi till systemet för att vända den kemiska processen och separera vattnet och sockret från varandra. Sanna tillstånd av termodynamisk stabilitet är sällsynta eftersom kemiska system nästan alltid är i färd med att reagera på något sätt.