معادلة الحالة هي معادلة رياضيَّة تربط بيْن متغيرات نظام ثيرموديناميكي ما [1]. تُظهر التجربة في ديناميكا الحرارة أنَّ تثبيت بعض المتغيرات يؤدي إلى أنَّ المتغيرات الباقية يجبُ أنْ تأخذَ قيماً محدَّدة، أي لاعشوائية. والمثال على ذلك هو وضع غازٍ معين في وعاء مغلق محدَّد الحجمV موجود على درجة حرارة محدَّدة T. تثبيت الحجم يعني ثبات كتلة الغاز m الممكن استخدامها وفي هذه الحالة وبتثبيتT  فإنَّ ضغط الغاز P داخل الوعاء يأخذ قيمةً محدَّدة.

يُمكن التعبير رياضياً عن العلاقة التي تربط بيْن المتغيرات الأربعة السابقة كما يلي:

تُسمَّى المعادلة السابقة معادلة الحالة للنظام.

قد يلزمنا في بعض الأنظمة إضافة متغيرات أُخرى بحيثُ تتضمنها معادلة الحالة - مثل مساحة وسطح الشد في سطح سائل-بخار، المغنطة وكثافة التدفق في مادة مغناطيسيَّة ...-. سوف نعتبر هنا أنظمة يُمكن وصفها باستخدام المتغيرات الأربعة السابقة.

يُمكن، ويُفضَّل، كتابة معادلة الحالة 1-2 السابقة باستخدام متغيرات مُركَّزة للنظام وذلك باستبدال الحجــم V بالحجم النوعي، الغرامي أو المولي، v وتُصبح المعادلة على الصيغة:

تكون معادلة الحالة عادة معقدة بعض الشيء ؛ ونلجأُ إلى تمثيل العلاقة بيْن المتغيرات بيانياً لفهمها. سوف نرى في الفقرة التالية تعريفاً للغاز المثالي ومعادلة الحالة له. ثُمَّ نتطرَّق لمعادلة حالة مشهورة هي معادلة فان درْ فالس وأخيراً لمعادلة الحالة لمادة حقيقيَّة.

[1] يُسمَى قانون نيوتن الثاني في الديناميكا المطَبَّق على نظام ميكانيكي بمعادلة الحركة   equation of motionلهذا النظام.