相平衡自由度是在熱力學中，描述在相平衡條件下，系統可以獨立改變的強度參數（如溫度、壓力和組成）的數量。這些參數在不引起舊相消失或新相產生的情況下獨立變化。自由度的數量用「f」表示，而自由度數為「F」。
例如，對於純水在氣液兩相平衡時，雖然溫度和壓力都可以改變，但實際上只有一個變數可以獨立變化，因為如果溫度改變而壓力不相應變化，將會導致一個相消失，無法維持原有的兩相平衡。因此，這個系統的自由度是1。
另一個例子是任意組成的鹽水溶液與水蒸氣兩相平衡系統，可以改變的變數有三個：溫度、壓力（水蒸氣壓）和鹽水溶液的組成。但是水蒸氣壓是溫度與溶液組成的函式，所以這個系統的自由度為2。
如果系統中的固體鹽、鹽的飽和溶液和水蒸氣三相平衡，當溫度一定時，鹽的溶解度一定，因而水蒸汽壓力一定，能夠獨立變動的變數只有一個，故系統的自由度為1。
重要的是要注意，自由度為0不是體系實現相平衡的標誌。例如，在某些情況下，即使系統的自由度為0，系統仍可能未實現真正意義的熱力學相平衡。