Гетерогенная система (от греч. heterogenes — разнородный), неоднородная физико-химическая система, состоящая из различных по физическим свойствам или химическому составу частей (различных фаз). Одна фаза гетерогенной системы отделена от смежной с ней фазы физической поверхностью раздела, на которой скачком изменяется одно или несколько свойств системы (состав, плотность, параметры кристаллической решётки, электрическое или магнитное поле и т.д.). Различие в свойствах отдельных фаз гетерогенной системы позволяет осуществить, по крайней мере в принципе, их механическое разделение. Примеры гетерогенных систем: вода и находящийся над ней водяной пар (различие в агрегатном состоянии), смесь двух различных кристаллических модификаций серы — ромбической и моноклинной; две несмешивающиеся жидкости — масло и вода (различие в составе) и т.д. Резкой границы между гетерогенной системой и гомогенной (однородной) системой часто провести нельзя. Так, переходную область между механическими смесями (взвесями) и истинными (молекулярными) растворами занимают т. н. коллоидные растворы, в которых частицы растворённого вещества столь малы, что к ним неприменимо понятие фазы. Термин «гетерогенная система» широко применяется в физике и химии, особенно в химической термодинамике.