물질을 냉각시켰을 때 전이온도를 지나서도 상(相)의 전이가 보이지 않는 현상을 말한다. 증기의 온도가 내려가서 이슬점 이하가 되어도 기체인 채로 있거나 액체가 냉각되어서 응고점 이하가 되어도 고화하지 않는 현상을 의미한다. 즉, 어떤 온도 T를 경계로 하여 그 이상에서는 다른 결정형의 고체가 되든가 또는 녹아서 액체가 되는 변화가 있을 때 그 물질을 T 이상의 온도에서 어느 정도 이하로 급랭시키면 그 변화가 일어나지 못하고 응고점 이하인데도 여전히 액체인 채로 있거나 T 이하인데도 그 이상의 온도에서 가진 안정된 결정형인 채로 있거나 하는 일이 생긴다. 이것을 지나치게 빨리 냉각했다는 뜻에서 과냉각이라고 한다. 이 상태는 매우 불안정한 상태이기 때문에 외부의 충격에 의해 쉽게 고체로의 상태 변화가 일어날 수 있다. 과냉각상태의 액체를 과냉액체라고 한다. 보통 액체가 기압상태, 0도에서 얼지 않고 남아 있는 상태에서는 미세한 충격에도 순식간에 얼어버리는 현상이 발생한다.  순수한 물은 273.15 K(0°C, 32°F)에서 얼지만 균질 핵생성(거의 224.8K, 즉 -48.3°C/-55°F) 이하에 이르기까지 표준 압력에서 과냉각할 수 있다.