In der Thermodynamik erfolgt die Beschreibung eines Systems mittels seiner Zustandsgrößen Druck p, (absolute) Temperatur T, Volumen V und Teilchenzahl N bzw. der Stoffmenge n. Zustandsgrößen bleiben konstant, wenn sich ein System in dem Gleichgewicht befindet.

Zusätzlich lassen sich Zustandsgrößen in intensive und extensive Größen einteilen; intensive Zustandsgrößen sind von der Größe des Systems unabhängig (Druck, Temperatur), extensive dagegen größenabhängig (Teilchenzahl, Volumen). In dem Bierglas-Beispiel: Die Biermenge in dem Glas ist eine extensive Größe, da zwei Gläser die doppelte Menge Bier enthalten. Die Temperatur des Bieres hingegen ist eine intensive Größe, da zwei Gläser Bier nicht doppelt so warm sind wie ein einzelnes.

Experimentelle Befunde zeigen, dass die vier genannten Größen nicht voneinander unabhängig geändert werden können. Den Zusammenhang zwischen den Zustandsgrößen eines Systems beschreiben Zustandsgleichungen. Die meisten realen Systeme können nicht durch Zustandsgleichungen beschrieben werden, da zwischen deren Zustandsgrößen keine mathematische Beziehung formuliert werden kann. Bei Gasen sehr kleiner Dichte hingegen lässt sich ein solcher Zusammenhang unter bestimmten Bedingungen (kleiner Druck, hohe Temperatur) näherungsweise beschreiben. Im einfachsten Fall erfolgt dies in dem Modell des idealen Gases mit der Zustandsgleichung:

pV = nRT (mit R: allgemeine Gaskonstante (8,13145 J/mol·K))

Ein weiteres Beispiel für eine Zustandsgleichung ist die Van-der-Waals-Gleichung.

Zustandsfunktionen wie die innere Energie U (thermodynamische Gesamtenergie) oder die Entropie S eines Systems sind allgemeinere thermodynamische Größen; diese sind ca. abhängig von den jeweiligen Zustandsgrößen und damit ebenfalls wegunabhängig.

In der Astrophysik charakterisieren Zustandsgrößen u.a. Sterne, indem beispielsweise ihre Oberflächentemperatur, Schwerebeschleunigung an der Oberfläche, Leuchtkraft, Masse und Radius betrachtet werden.