Em química, especialmente na termodinâmica, um sistema fechado, em contraste com um sistema isolado, é um sistema encerrado por uma fronteira que permite trocas de energia, mas não de matéria, entre o sistema e sua vizinhança. É o caso da Terra, considerada na prática quando o assunto é, entre outros, Geologia, um sistema fechado. Os sistemas isolados não permitem qualquer tipo de troca, seja ela de energia ou matéria, com a sua vizinhança, sendo encerrados por uma fronteira completamente restritiva em relação à energia, volume, e qualquer matéria. Um exemplo real deste último, e em verdade apenas o único conhecido, é o Universo como um todo. Fica entretanto a ressalva, neste exemplo, do que viria a ser a "vizinhança" do universo.

Para um sistema fechado qualquer:

onde U representa a energia interna do sistema, Q o calor trocado com a vizinhança (negativo quando sai do sistema), e o trabalho realizado pelo sistema (positivo quando o volume do sistema aumenta, e por conseguinte este realiza trabalho sobre a vizinhança).