Teplota, tlak, objem, látkové množství a u směsí jejich složení nejsou nezávislé. Například u 1 molu čisté látky nám příroda nedovoluje zvolit současně její teplotu, tlak a objem. Dovolí nám volit jen dvě z nich (tlak a teplotu, tlak a objem, objem a teplotu). Ta třetí je dána stavovou rovnicí.
Nejjednodušší stavovou rovnicí pro plyn je stavová rovnice ideálního plynu. Tato rovnice může být odvozena statistickou mechanikou, jestliže předpokládáme, že se plyn skládá z velkého množství bodových částeček (molekul), mezi nimiž nepůsobí ani přitažlivé, ani odpudivé síly. Ve skutečnosti spolu plynné molekuly interagují (působí na sebe přitažlivými a odpudivými silami), jejichž výsledkem je např. kondenzace (vznik kapaliny). Ideální stavová rovnice kondenzaci předpovědet nedokáže. Proto bylo navrženo velké množství přesnějších stavových rovnic. V současné době však neexistuje jedna stavová rovnice, která by předpovídala vlastnosti všech látek za všech podmínek.