非平衡態熱力學方法是推廣經典熱力學的研究方法，用於研究不可逆過程，又稱不可逆過程熱力學方法。長期以來，熱力學方法主要是以平衡態和可逆過程為研究對象的。經典熱力學方法作為物理化學過程巨觀描述的一個普遍工具，它的嚴重局限性在於它是以“真平衡態”為基礎，研究系統平衡時的一般性質。可是在現實的實際生活中，真的平衡狀態只有在極特殊的情況下才能近似達到。在生物學、氣象學、天體物理學等其它學科所研究的現象中，絕大多數是不可逆過程，是在平衡態以外發生的，因而促使人們將處理平衡態問題的熱力學方法推廣到處理非平衡態問題。
20世紀30年代昂塞格(Onsager)導出“倒易關係”，40年代普里高津(Prigogine)提出“最小熵增加原理”，建立了線性非平衡態熱力學方法，並把研究對象擴展到開放系統，且已得到大量的套用。例如用於研究化學反應和弛豫現象、熱傳導、擴散和交叉流動、粘滯流動、電導、極化系統和不連續系統等。目前，線性不可逆熱力學已有較成熟的方法，而非線性不可逆熱力學尚處於發展階段。比利時著名化學家普里高津在研究非線性、非平衡態熱力學方面取得卓越成就，因而獲得1978年諾貝爾化學獎。熱力學的這一擴展，使它在生物化學、生命過程的研究中取得實際套用，成為生物化學工作者不可缺少的工具。
