非平衡过程分为近平衡态与远离平衡态。如果对平衡态系统施加短暂的扰动，系统最终会回到平衡态，这类过程称为弛豫过程；如果对系统施加持久的外力，系统无法回到平衡态，于是产生了持续的“流”，例如电位差引起电流，温度差引起热流，这类过程称为输运过程或耗散过程。弛豫、输运和耗散是平衡态附近主要的非平衡过程。

自然界中发生的一切实际过程都是在非平衡态下进行的不可逆过程，如各种输运过程，热传导、物质的扩散、动电现象、电极过程以及实际进行的化学反应过程等。随着时间的推移，系统均不断地改变其状态，并且总是自发地从非平衡态趋向于平衡态。由于对这些实际发生的不可逆过程进行了持续不断地和深入地研究，促进了热力学从平衡态向非平衡态的发展。从20世纪50年代开始形成了热力学的新领域，即非平衡态统计热力学。L.普里高津由于他对非平衡态热力学的杰出贡献，获1977年诺贝尔化学奖。非平衡态统计热力学虽然在理论系统上还不够完善和成熟，但在一些领域中，如物质扩散、热传导、跨膜输运、动电效应、热电效应、电极过程、化学反应等领域中已获得初步应用，显示出它有广阔地发展和应用前景。