Az izotermia (a görög szóból iso - „egyenlő” és therme - „hő”) egy anyag állandó hőmérsékletű állapota.
Az izoterm folyamat olyan folyamat, amely állandó hőmérsékleten megy végbe. Például egy gáz izotermikus tágulása vagy összenyomása azt jelenti, hogy a gáz nyomása megváltozik, de a hőmérséklet változatlan marad. Az izoterm folyamatban a hőátadás úgy megy végbe, hogy az állandó hőmérsékletet fenntartva kompenzálja magának a folyamatnak a hőhatásait.
Az izoterm folyamatokat széles körben alkalmazzák a fizikában és a kémiában az anyagok állandó hőmérsékleten való viselkedésének tanulmányozására. Például az adszorpciós izotermák azt mutatják meg, hogy mennyi gáz vagy gőz adszorbeálható a szilárd anyag felületén különböző nyomáson, de azonos hőmérsékleten.
Az izotermia tehát egy anyag állandó hőmérsékletének fenntartását jelenti a fizikai vagy kémiai átalakulások során. Ez számos kísérlet és folyamat fontos feltétele.