Faza termodynamiczna – jednolita część układu fizycznego, oddzielona od innych powierzchniami międzyfazowymi, zwanymi granicami faz, na których zachodzi skokowa zmiana własności fizycznych lub chemicznych. Najprostszym przykładem zawsze odrębnych faz są jednorodne ciała będące w różnych stanach skupienia (np. woda i lód, woda i para wodna). I tak:
W ciele stałym występuje więcej niż jedna faza termodynamiczna, gdy: istnieje w nim jednocześnie więcej niż jedna forma krystaliczna; istnieją w nim obszary różniące się parametrami termodynamicznymi - ruchliwością cząsteczek lub stopniem ich uporządkowania; składa się ono z dwóch lub więcej związków chemicznych, które się z sobą nie mieszają lub rozdzieliły się w wyniku jakiegoś procesu fizycznego.
W cieczy mogą współistnieć różne ciekłe fazy termodynamiczne, gdy: tworzy ona mieszaninę dwóch lub więcej czystych cieczy, które się z sobą nie mieszają (przy częściowej mieszalności każda faza może składać się z więcej niż jednej cieczy); stanowi roztwór dwóch lub więcej związków chemicznych, ale o różnych proporcjach składników w oddzielnych fazach; jest kombinacją powyższych układów.