Termodinaminis stabilumas yra chemijoje vartojamas terminas, apibūdinantis cheminę sistemą, kuri nei suvartoja, nei neišskiria šilumos energijos. Jei šiluminė energija nepasikeičia, medžiaga nevyksta cheminės reakcijos, todėl ji yra stabili. Mišiniuose, kurie yra termodinamiškai stabilūs, stabili būsena atsiranda prieš tai, kai bet kuri iš cheminių reagentų paverčiama cheminiais produktais, arba pasibaigus šiam procesui. Jei cheminė sistema yra termodinamiškai stabili, šiluma nejuda sistemoje arba tarp sistemos ir supančios aplinkos.
Mokslininkai gali išmatuoti šilumos energijos kiekį, pagamintą cheminės reakcijos metu. Kai kurios cheminės sistemos automatiškai reaguoja viena su kita, kai jos liečiasi. Termodinaminės reakcijos, kurios vyksta spontaniškai ir išskiria šilumą, yra žinomos kaip egzoterminės reakcijos. Nors į tokio tipo sistemas galima pridėti šilumos energijos, kuri paprastai padeda pagreitinti reakciją, pačiuose reagentuose yra pakankamai energijos, kad reagentai virstų produktais. Kai reakcija baigiasi, cheminis produktas, kuris yra ta pati cheminė sistema, kurią kadaise sudarė reagentai, yra termodinaminio stabilumo būsenoje.
Reagentams gali tekti vartoti energiją, kad jie virstų produktais. Tokio tipo cheminėse sistemose termodinaminis stabilumas atsiranda prieš įdedant energiją į sistemą. Nesant papildomos šilumos energijos, sistemoje esančios cheminės medžiagos nereaguos viena su kita. Jie gali atsispirti virsti produktais. Šio tipo termodinaminis stabilumas atsiranda endoterminėse reakcijose.
Egzoterminės cheminės reakcijos, kurios rezultatas yra termodinamiškai stabilus produktas, pavyzdys yra cukraus ir vandens pavertimas cukraus vandeniu. Kai į vandenį įdedama cukraus, reagentai sudaro termodinamiškai nestabilią sistemą. Cukrus pradeda automatiškai tirpti vandenyje, procesas tęsiasi tol, kol dingsta visas cukrus. Šiuo metu sistema yra termodinamiškai stabili, nes norint pakeisti cheminį procesą ir atskirti vandenį bei cukrų vienas nuo kito, į sistemą reikėtų pridėti energijos. Tikros termodinaminio stabilumo būsenos yra retos, nes cheminės sistemos beveik visada tam tikru būdu reaguoja.