Faasidiagrammi, kuvaaja, joka esittää yksittäisen aineen tai aineseoksen kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten faasien reunaehdot paineen ja lämpötilan tai jonkin muun muuttujien yhdistelmän, kuten liukoisuuden ja lämpötilan, muuttuessa. Kuvassa on tyypillinen faasidiagrammi yksikomponenttiselle systeemille (eli systeemille, joka koostuu yhdestä ainoasta puhtaasta aineesta), ja käyrät on saatu eri paineissa ja lämpötiloissa tehdyistä mittauksista. Käyrien erottamien alueiden kaikissa kohdissa paine ja lämpötila sallivat vain yhden faasin (kiinteän, nestemäisen tai kaasumaisen) olemassaolon, eivätkä lämpötilan ja paineen muutokset käyrien pisteisiin asti muuta tätä faasia. Missä tahansa pisteessä käyrillä lämpötila ja paine sallivat kahden faasin olemassaolon tasapainossa: kiinteä ja neste, kiinteä ja höyry tai neste ja höyry. Esimerkiksi nesteen höyrynpaineen vaihtelulle lämpötilan mukaan piirretty viiva on nesteen ja höyryn välinen raja; viivan matalapaineisella ja korkealämpötilaisella puolella voi olla vain höyryä, kun taas korkeapaineisella ja matalalämpötilaisella puolella aineen on oltava nestemäistä; nestettä ja höyryä on olemassa yhdessä lämpötiloissa ja paineissa, jotka vastaavat viivan pisteitä; paikassa, jossa viiva katoaa, jota kutsutaan kriittiseksi pisteeksi, nestettä ja höyryä ei enää erota toisistaan. Nesteen ja kiinteän aineen välistä viivaa pitkin voidaan löytää sulamislämpötilat eri paineille. Näiden kolmen käyrän yhtymäkohta, jota kutsutaan kolmoispisteeksi, edustaa ainutlaatuisia olosuhteita, joissa kaikki kolme faasia ovat yhdessä tasapainossa. Kahden komponentin faasidiagrammi esittää yleensä sulamiskäyrät lämpötila-koostumusdiagrammissa.
Faasidiagrammit ovat kullekin aineelle ja seokselle ominaisia. Monimutkaiset seokset saattavat vaatia kolmiulotteisia faasidiagrammeja, jotka voidaan esittää kaksiulotteisesti käyttämällä perspektiiviä. Faasidiagrammeja käytetään laajalti mineraalitasapainotutkimuksissa, jotka liittyvät kivien ja mineraalien muodostumisolosuhteisiin maapallolla. Ne ovat myös korvaamattomia, kun suunnitellaan teollisuuslaitteita ja etsitään optimaalisia olosuhteita valmistusprosesseja varten sekä määritettäessä aineiden puhtautta.