Jotkut reaktiot etenevät loppuun asti. Toiset reaktiot eivät etenee loppuun, vaan asettuvat tasapainotilaan, jossa lähtöaineita ja tuotteita on tietyssä suhteessa. Tätä sanotaan kemialliseksi tasapainotilaksi. Homogeenisessa tasapainossa aineet ovat samassa olomuodossa ja heterogeenisessa tasapainossa on vähintään kaksi faasia. kun reaktio on tasapainotilassa, systeemissa ei havaita konsentraatiomuutoksia, lämpötilamuutoksia tai kaasukehitysta. Kemiallinen tasapaino on dynaaminen tasapaino, jossa etenevä ja palautuva reaktio tapahtuvat samalla nopeudella ei näin havaita muutoksia koostumuksessa.
Massavaikutuksen lain mukaan tasapainotilassa lähtöaineiden ja tuotteiden konsentraatioiden välillä on tietty riippuvuus. Jokaisella reaktiolla on sille ominainen tasapainovakio, joka riippuu lämpötilasta. Tasapainovakio saadaan laskettua reaktion tuotteiden ja lähtöaineiden tasapainokonsentraatioista, joissa reaktioyhtälön kertoimet tulevat potensseiksi. Käänteisreaktion tasapainovakio on 1 jaettuna etenemisreaktion tasapainovakiolla.
Tasapainovakion suuruudesta voidaan päätellä, kuinka paljon reaktio etenee. Jos tasapainovakio K<>1, reaktio etenee melkein loppuun asti ja tuotteita on enemmän kuin lähtöaineita. Tasapainovakiosta ei voida sanoa, kuinka nopeasti tasapaino asettuu.
Tasapainotilaa voidaan muuttaa ulkoisella pakotteella. La Chatelierin periaatteen mukaan systeemissä tapahtuu muutos, joka pyrkii kumoamaan ulkoisen pakotteen vaikutuksen. Tasapainoa voidaan muuttaa muuttamalla konsentraatiota. Kun lisätään ainetta, tasapaino siirtyy toiseen suuntaan lisäyksestä poispäin. Jos ainetta poistetaan, tasapaino siirtyy poiston suuntaan. Paineen muuttaminen vaikuttaa kaasusysteemiin. Jos painetta lisätään, tasapaino siirtyy sinne, missä kaasuainemäärä on pienempi. Lämpötilan lisääminen vaikuttaa reaktioon riippuen siitä, onko reaktio eksoterminen vai endoterminen. Jos reaktiossa vapautuu energiaa, lämpötilan laskeminen siirtää tasapainoa tuotteiden suuntaan. Jos reaktiossa sitoutuu energiaa, lämpötilan nostaminen siirtää tasapainoa tuotteiden suuntaan.
Tasapainotilan asettumisen nopeuteen voidaan vaikuttaa katalysaattorilla. Tama ei kuitenkaan vaikuta itse tasapainotilaan, vaan pelkästään nopeuttaa sen asettumista.