根據系統與外界相互作用的情況可對系統進行分類為與外界沒有任何相互作用的系統稱為孤立系統，與外界有能量交換但沒有物質交換的系統稱為封閉系統，簡稱閉系，與外界既有能量交換又有物質交換的系統稱為開放系統，簡稱開系。

還可以根據組成系統的物質的化學性質對系統進行分類為由一種化學純的物質構成的熱力學系統稱為單元系，因為它只含有一種化學組分，也就是只有一種分子，由兩種或兩種以上的化學組分構成的系統稱為多元系，也可根據系統各部分的性質對系統定義為各部分的所有性質完全一樣的系統稱為均勻系，又稱單相系 ，當系統的各部分的性質有差異時，稱此種系統為非均勻系。

如果整個系統是不均勻的，但可分成若干個均勻的部分，則稱為復相系見相和相變， 嚴格意義上的封閉系統和孤立系統在自然界是不存在的，它們作為特定的分析對象而被引用只是一種近似，其目的是使問題在研究時得以簡化。