Termiskais līdzsvars tiek sasniegts, kad divi objekti vai sistēmas sasniedz vienādu temperatūru un pārstāj apmainīties ar enerģiju caur siltumu. Kad divi objekti ir novietoti kopā, objekts ar lielāku siltumenerģiju zaudēs šo enerģiju objektam ar mazāku siltumenerģiju. Galu galā to temperatūra būs vienāda un tie pārstās apmainīties ar siltumenerģiju, jo neviens objekts nav siltāks vai vēsāks par otru. Šajā brīdī tie atrodas termiskā līdzsvara stāvoklī.
Termiskais kontakts ir svarīgs jēdziens, kas saistīts ar termisko līdzsvaru. Uzskata, ka vairākas sistēmas atrodas termiskā kontaktā, ja tās spēj ietekmēt citu temperatūru. Ja sodas pudeli izņem no ledusskapja un novieto uz virtuves letes, kas ir istabas temperatūrā, lete un sodas pudele atrodas termiskā kontaktā. Siltumenerģija no letes plūst uz auksto sodas pudeli. Galu galā to temperatūra būs vienāda un tie būs termiskā līdzsvara stāvoklī.
Siltuma sistēmās, kurās iesaistīti objekti termiskā kontaktā, siltums plūst no siltākā objekta, kurā ir vairāk siltumenerģijas, uz vēsāku objektu, kurā ir mazāk siltumenerģijas. Tāpēc objekti un sistēmas var iegūt vai zaudēt siltumu. Tie tehniski nevar iegūt vai zaudēt aukstumu, jo nav atsevišķas “aukstās enerģijas”. Siltuma sistēmā siltāks objekts zaudē siltumenerģiju vēsākam objektam, līdz tiek sasniegts līdzsvars.
Termiskā līdzsvara jēdziens visbiežāk tiek izmantots un pētīts ķīmijas jomā, īpaši termodinamikas izpētē. Termodinamika parasti tiek mācīta ievada līmenī vidusskolas ķīmijas kursos, taču tā ir ļoti sarežģīta tēma, kas skolēniem netiek pilnībā izskaidrota līdz padziļinātām ķīmijas un fizikas stundām koledžā.
Līdzās vietai laboratorijā termiskajam līdzsvaram ir ļoti svarīga vieta dabā. Ķīmiskās sistēmas pastāv daudzās dzīvās un nedzīvās būtnēs dabā, un ir ļoti svarīgi saglabāt šīs sistēmas līdzsvara stāvoklī. Piemēram, cilvēka organismā fermenti ir iesaistīti neskaitāmās ķīmiskās reakcijās, kas ir vitāli svarīgas dzīvībai. Tomēr fermenti kļūst nederīgi, ja tie sasniedz pārāk augstu vai pārāk zemu temperatūru. Tiem jāpaliek nemainīgā līdzsvarā, lai tie būtu funkcionāli, un tiem ir jāpaliek funkcionāliem, lai varētu darboties pats cilvēka ķermenis.