Термодинами́ческая систе́ма — макроскопическое тело, объект изучения термодинамики. Термодинамические системы состоят из столь большого числа частиц, что их состояние можно характеризовать макроскопическими параметрами: плотностью, давлением, концентрацией разных веществ. Термодинамическую систему рассматривают как совокупность физических тел, которые могут энергетически взаимодействовать между собой и с другими телами, а также обмениваться с ними веществом.
Термодинамическая система находится в термодинамическом равновесии, если параметры системы с течением времени не меняются и в системе нет стационарных потоков (теплоты, вещества). Для равновесных термодинамических систем понятие температуры означает параметр состояния, имеющего одинаковое значение для всех макроскопических частей системы. Свойства термодинамических систем, находящихся в термодинамическом равновесии, изучает термодинамика равновесных процессов (термостатика); свойства неравновесных систем — термодинамика неравновесных процессов. В термодинамике рассматривают закрытые термодинамические системы, не обменивающиеся веществом с другими системами; открытые системы, в которых происходит обмен веществом и энергией с другими системами; адиабатные термодинамические системы, в которых отсутствует теплообмен с другими системами; изолированные термодинамические системы, не обменивающиеся с другими системами ни энергией, ни веществом.