Nejprve si osvěžme pojem fáze. Zhruba jej můžeme nahradit běžnějším pojmem skupenský stav. Není to však totéž - pojem fáze je obecnější. Například voda a olej jsou dvě fáze, ale jen jeden skupenský stav, kapalný. Nebo grafit a diamant jsou dvě fáze, ale jen jeden skupenský stav, pevný.
Nyní pojem fázová rovnováha. Vhodíme-li několik kostek ledu do kapalného nápoje za běžné teploty, máme systém o dvou fázích, v tomto případě i o dvou skupenských stavech. Systém není ve fázové rovnováze: nápoj chladne, led se rozpouští. Po dostatečné době dojde k termodynamické rovnováze (v tomto případě dojde k vyrovnání teplot). V ní mohou nastat tyto případy:
Studium fázových rovnováh je součástí chemické thermodynamiky. Cílem tohoto studia je umět vypočítat, které fáze budou v systému stabilní za dané teploty, tlaku a složení, a jaké budou podmínky stability při změně těchto parametrů. Znalost fázových rovnováh je nezbytná při čištění a separaci látek, při konstrukci ropovodů a plynovodů nebo k porozumění procesům, jimiž vznikaly zemské horniny.