系統的溫度始終保持不變的過程。等溫過程的特點是溫度T=恒量。對理想氣體而言，在等溫的準靜態過程中，由理想氣體狀態方程得出，系統的壓強和體積的乘積保持不變，即
pV＝恒量。
理想氣體經等溫過程由狀態I(p1，V
v為氣體的摩爾數，T為氣體的熱力學溫度（見熱力學溫標），R為摩爾氣體常數。理想氣體的內能僅僅是溫度的函數，所以等溫過程中內能的變化為零。由熱力學第一定律得出，理想氣體在等溫過程中能量轉換的特點是Q=A，即系統吸收的熱量等於系統對外界所做的功。
等溫過程是熱力學中一種重要過程。卡諾循環就是由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成的。物質三態的可逆轉變也是在等溫條件下進行的。