Termodinamična stabilnost je izraz, ki se uporablja v kemiji za opis kemičnega sistema, ki ne porabi niti ne sprošča toplotne energije. V odsotnosti spremembe toplotne energije snov ni podvržena kemični reakciji in je zato stabilna. V termodinamično stabilnih mešanicah se stabilno stanje pojavi bodisi preden se kateri koli od kemičnih reaktantov pretvori v kemične produkte ali potem, ko je ta proces končan. Če je kemični sistem termodinamično stabilen, ni gibanja toplote znotraj sistema ali med sistemom in okoliškim okoljem.
Znanstveniki lahko izmerijo količino toplotne energije, ki jo proizvede ali da v kemično reakcijo. Nekateri kemični sistemi bodo samodejno reagirali drug z drugim, ko pridejo v stik. Termodinamične reakcije, ki se pojavijo spontano in oddajajo toploto, so znane kot eksotermne reakcije. Čeprav je mogoče tej vrsti sistema dodati toplotno energijo, dejanje, ki običajno deluje tako, da pospeši reakcijo, je v samih reaktantih dovolj energije za pretvorbo reaktantov v produkte. Ko je reakcija končana, naj bi bil kemični produkt, ki je isti kemični sistem, ki so ga nekoč sestavljali reaktanti, v stanju termodinamične stabilnosti.
Reaktanti bodo morda morali porabiti energijo, da se lahko pretvorijo v produkte. V teh vrstah kemičnih sistemov se termodinamična stabilnost pojavi, preden se sistemu doda energija. Če ni dodatne toplotne energije, kemikalije v sistemu med seboj ne reagirajo. Sposobni so se upreti preoblikovanju v izdelke. Ta vrsta termodinamične stabilnosti se pojavi pri endotermnih reakcijah.
Primer eksotermne kemične reakcije, ki povzroči termodinamično stabilen produkt, je pretvorba sladkorja in vode v sladkor-vodo. Ko sladkor dodamo vodi, reaktanti tvorijo termodinamično nestabilen sistem. Sladkor se začne samodejno raztapljati v vodi, postopek, ki se nadaljuje, dokler ne izgine ves sladkor. Na tej točki je sistem termodinamično stabilen, ker bi v sistem potreboval dodatek energije, da bi obrnil kemični proces in ločil vodo in sladkor drug od drugega. Prava stanja termodinamične stabilnosti so redka, ker kemični sistemi skoraj vedno na nek način reagirajo.