在一定的条件下，系统的性质不再随时间而变化，其状态就是确定的，系统状态的一系列表征系统的物理量被称为状态函式（state function）。有时候也被称作热力学势，但“热力学势”更多的时候是特指内能、焓、吉布斯自由能、亥姆霍茨自由能等四个具有能量量纲的热力学函式。

状态函式表征和确定体系状态的巨观性质。状态函式只对平衡状态的体系有确定值，对于非平衡状态的体系则无确定值。在求各种热力学函式时，通常需要作路径积分（path integral），若积分结果与路径无关，该函式称为状态函式，否则即称为非状态函式。

若定义体系的一个性质A，在状态1，A有值A1；在状态2，有值A2，不管实现从1到2的途径如何，A在两状态之间的差值dA≡A2-A1恆成立，则A即称为状态函式。例如：温度、压力、体积、密度、能量、形态等，还有热力学函式：U(内能)、H(焓)、G(吉布斯函式)、F(自由能)、S(熵)等可以定义为体系的一个与路径无关的性质，而功和热则不可以，因为功和热无法与体系的特定状态联繫在一起。

体系一切巨观性质(化学性质和物理性质)的综合表现就是状态。这就是说，热力学是用体系的巨观性质来确定它的状态的。所以当体系各 种巨观性质都确定后，体系就应有确定的状态。反过来讲，体系的状态确定后， 各种巨观性质也就都有确定的数值。因此，体系的各种巨观性质应当是它所处 状态的单值函式。所以热力学把各种巨观性质都称为状态函式。这些巨观性质 随着状态的确定而确定，随着状态的变化而变化。

状态函式是由系统 的状态决定的性质。当状态一定，状态函式的数值也一定，如果状态发生变化，则相应的状态函式的变化值仅与系统的初态与 终态有关，而不问在此初终态间所经历的 具体过程如何。温度、压力、体积、内能等都是状态函式。例如，系统由1.01325×10帕273K变为3.03975×10帕298K，压 力变化即为2.02650×10帕，温度变化即 为25K，与如何变化的具体过程无关。状态函式的微分必定是全微分。

1、状态函式的变化值只取决于系统的始态和终态，与中间变化过程无关；并非所有的状态函式都是独立的，有些是相互关联、相互制约的，例如：对于普通的 温度-体积 热力学体系，p（压强）、V（体积）、T（温度）、n（物质的量）四个只有三个是独立的，p与V相互之间常有状态方程f(p,V)=0相关联（如理想气体中pV=nRT）。

2、状态函式的微变dX为全微分。全微分的积分与积分路径无关。利用这两个特徵，可判断某函式是否为状态函式。

3、具有单值性。

4、.状态函式的集合（和、差、积、商）也是状态函式。

状态函式按其性质可分为两类：

一类是容量性质（又称广度性质）。在一定条件下，这类性质的量只与体系中所含物质的量成正比关係，具有加和性。如质量、体积、内能等。

另一类是强度性质，其量值与系统中物质的量无关，不具有加和性，仅决定于系统本身的特性。如密度、温度等。

简单热力学系统一般具有以下状态函式，可以任意选取其中两个作为独立变数：

量纲（单位）不是能量的热力学函式

量纲（单位）是能量的热力学势

在热力学函式中，后四个具有能量的量纲，单位都为焦耳，这四个量通常称为热力学势。

内能U 有时也用E表示

亥姆霍兹自由能A = U − TS 也常用F表示

焓 H = U + PV

吉布斯自由能 G = U + PV − TS

其中，T =温度， S =熵， P =压强， V =体积

分别选取T，S，P，V中的两个为自变数，它们的微分表达式为：

dU = TdS - PdV

dF = - SdT - PdV

dH = TdS + VdP

dG = - SdT + VdP

通过对以上微分表达式求偏导（偏导数），可以得到T，S，P，V四个变数的偏导数间的“麦氏关係”。