Fasendiagram, grafiek die de beperkende condities toont voor vaste, vloeibare en gasvormige fasen van een enkele stof of van een mengsel van stoffen terwijl ze veranderingen ondergaan in druk en temperatuur of in een andere combinatie van variabelen, zoals oplosbaarheid en temperatuur. De figuur toont een typisch fasendiagram voor een ééncomponentensysteem (d.w.z. een systeem dat bestaat uit één zuivere stof), waarbij de krommen zijn verkregen uit metingen bij verschillende drukken en temperaturen. Op elk punt in de gebieden die door de krommen worden gescheiden, laten de druk en de temperatuur slechts één fase (vast, vloeibaar of gas) toe, en veranderingen in temperatuur en druk, tot aan de punten op de krommen, zullen deze fase niet veranderen. Op elk punt van de krommen laten de temperatuur en de druk toe dat twee fasen in evenwicht zijn: vast en vloeibaar, vast en damp, of vloeibaar en damp. De lijn die getrokken is voor de variatie in temperatuur van de dampdruk voor de vloeistof is bijvoorbeeld de grens tussen vloeistof en damp; aan de kant van de lijn met lage druk en hoge temperatuur kan alleen damp bestaan, terwijl de stof vloeibaar moet zijn aan de kant met hoge druk en lage temperatuur; vloeistof en damp bestaan samen bij temperaturen en drukken die overeenkomen met punten op de lijn; op de plaats waar deze lijn verdwijnt, het kritieke punt genoemd, worden de vloeistof en de damp ervan niet meer van elkaar te onderscheiden. Langs de lijn tussen vloeistof en vaste stof kunnen de smelttemperaturen voor verschillende drukken worden gevonden. Het snijpunt van de drie krommen, het drievoudige punt genoemd, vertegenwoordigt de unieke omstandigheden waaronder alle drie fasen samen in evenwicht bestaan. Een fasediagram voor twee componenten toont gewoonlijk smeltkrommen op een temperatuur-compositiediagram.
Fasendiagrammen zijn specifiek voor elke stof en elk mengsel. Complexe mengsels kunnen driedimensionale fasediagrammen vereisen, die in twee dimensies kunnen worden weergegeven door gebruik te maken van perspectief. Fasendiagrammen worden veel gebruikt bij de studie van minerale evenwichten in verband met de vormingsvoorwaarden van gesteenten en mineralen in de aarde. Zij zijn ook van onschatbare waarde bij het ontwerpen van industriële apparatuur en het zoeken naar optimale omstandigheden voor fabricageprocessen, en bij het bepalen van de zuiverheid van stoffen.