Термодинамическая диаграмма (термодинамическая диаграмма состояния) представляет собой график, на котором по осям системы координат откладывают значения термодинамических параметров или функций состояния; каждая точка на диаграмме соответствует определённому состоянию термодинамической системы, а линия соответствует термодинамическому процессу[1][2].
Термодинамические диаграммы, на которых изображены кривые фазового равновесия, называют фазовыми диаграммами. Для многокомпонентных систем по осям координат может откладываться состав[3][4].
Термодинамическая диаграмма наглядно отображает изменение свойств системы при изменении её параметров, и по этой причине представляет собой удобный инструмент анализа термодинамических процессов, включая циклы. Вместо трёхмерной диаграммы обычно используют одну из трёх двумерных диаграмм-развёрток. Линия, изображающая процесс на плоскости, представляет собой проекцию трёхмерной кривой, поэтому один и тот же процесс на разных диаграммах может выглядеть по-разному[1].
Термодинамическую диаграмму (термодинамическую диаграмму состояния[1]) следует отличать от диаграммы состояния[5]; последний термин используют как синоним фазовой диаграммы[6][7].