Isotermi (fra de græske ord iso - "lige" og term - "varme") er en tilstand med konstant temperatur af et stof.
En isoterm proces er en proces, der foregår ved en konstant temperatur. For eksempel betyder isotermisk ekspansion eller kompression af en gas, at gassens tryk ændres, men temperaturen forbliver den samme. I en isoterm proces sker varmeoverførslen på en sådan måde, at den kompenserer for de termiske virkninger af selve processen og holder en konstant temperatur.
Isotermiske processer er meget brugt i fysik og kemi til at studere stoffers opførsel ved konstant temperatur. For eksempel viser adsorptionsisotermer, hvor meget gas eller damp, der kan adsorberes på overfladen af et fast stof ved forskellige tryk, men samme temperatur.
Således betyder isotermi at opretholde en konstant temperatur af et stof under processen med fysiske eller kemiske transformationer. Dette er en vigtig betingelse for mange eksperimenter og processer.