また、物質の状態は相転移からも定義される。相転移は物質の性質の突然の変化から構造の変化を示すものである。この定義では、物質の状態とは他とは異なった熱力学的状態のことである。水はいくつかの異なった固体の状態を持つといえる。また、超伝導の出現は相転移と関連していて、「超伝導状態」という状態がある。液晶や強磁性が相転移により特別の性質を持つのと同様である。
三態.
固体、液体、気体という古典的な三つの状態はまとめて物質の三態（さんたい）、三相（さんそう）とよばれる。三態が共存する点を三重点という。水の三重点は温度の基準となっている。
三態の間での変化を以下のように呼ぶ。
固体.
イオン、原子、分子などの粒子は密に詰まっている。粒子間に働く力は、粒子が振動する以外は自由に動けない状態にするのに十分強い。結果として、固体は安定で、定まった形と体積を持つ。ミクロに見れば、物質を構成する原子や分子がその平均位置をほとんど変えない状態である。固体が力によって形を変える時には、壊れたり切れたりする。力学的に言えば、一定の剛性率を持ち、体積圧縮率は小さい。
液体.
温度と圧力が一定なら、体積は一定である。固体が融点以上まで加熱されると、液体に変化する。分子間力は残ったままであるが、分子は互いに影響しあったまま動くのに十分なエネルギーを持ち、構造は変わる。これは、液体の形は一定ではなく容器に応じて変わるということを意味している。ミクロに見れば、物質を構成する原子や分子の相対位置は自由に変化できるが、原子や分子の間の距離はほとんど変化できない状態である。力学的に言えば、剛性率は零だが体積圧縮率は固体と同程度に小さい。体積は通常は固体状態よりも大きいが、この著名な例外として水がある。ある液体が存在しうる最も高い温度を臨界温度という。
気体.
気体中の分子は高いエネルギーを持ち、分子間力の影響は小さい（理想気体では零）。分子はそれぞれ遠く離れて高速で移動している。気体は定まった形や体積を持たず、容器に応じて変わる。容器や力場がなければ体積が無限に膨張できる。ミクロに見れば、物質を構成する原子や分子の間の相互作用がほとんどなく、互いの位置も距離も自由に変化できる状態である。液体を沸点以上の温度に加熱するか、温度を一定にして圧力を下げると気体に変化する。