Fasediagram, graf, der viser de begrænsende betingelser for faste, flydende og gasformige faser af et enkelt stof eller af en blanding af stoffer under ændringer i tryk og temperatur eller i en anden kombination af variabler, såsom opløselighed og temperatur. Figuren viser et typisk fasediagram for et enkeltkomponent-system (dvs. et system bestående af et enkelt rent stof), idet kurverne er fremkommet ved målinger foretaget ved forskellige tryk og temperaturer. På ethvert punkt i de områder, der er adskilt af kurverne, tillader trykket og temperaturen kun én fase (fast stof, væske eller gas) at eksistere, og ændringer i temperatur og tryk op til punkterne på kurverne vil ikke ændre denne fase. I ethvert punkt på kurverne tillader temperaturen og trykket, at to faser eksisterer i ligevægt: fast stof og væske, fast stof og damp eller væske og damp. For eksempel er den linje, der er tegnet for damptrykkets variation med temperaturen for væske, grænsen mellem væske og damp; kun damp kan eksistere på linjens lavtryks- og højtemperaturside, mens stoffet skal være flydende på højtryks- og lavtemperatursiden; væske og damp eksisterer sammen ved temperaturer og tryk, der svarer til punkterne på linjen; på det sted, hvor denne linje forsvinder, kaldet det kritiske punkt, kan væsken og dampen ikke skelnes fra hinanden. Langs linjen mellem væske og fast stof kan man finde smeltetemperaturerne for forskellige tryk. Krydset mellem de tre kurver, kaldet tripelpunktet, repræsenterer de unikke betingelser, under hvilke alle tre faser eksisterer i ligevægt sammen. Et fasediagram for to komponenter viser normalt smeltekurver på et temperatur-sammensætningsdiagram.
Fasediagrammer er specifikke for hvert stof og hver blanding. Komplekse blandinger kan kræve tredimensionale fasediagrammer, som kan repræsenteres i to dimensioner ved hjælp af perspektiv. Fasediagrammer anvendes i vid udstrækning i undersøgelser af minerallige ligevægte i forbindelse med dannelsesbetingelserne for bjergarter og mineraler i Jorden. De er også uvurderlige ved udformning af industrielt udstyr og i forbindelse med søgning efter optimale betingelser for fremstillingsprocesser samt ved bestemmelse af stoffers renhed.