izotermni proces (izo- + -terman), termodinamički proces, pri kojemu se temperatura termodinamičkoga sustava ne mijenja, dok se tlak mijenja obrnuto razmjerno s volumenom. Odvija se pri širenju ili sažimanju plina uz dovođenje topline iz okoline ili odvođenje topline u okolinu takvom brzinom da se održava stalna temperatura. Pri takvu se procesu ukupna dovedena ili odvedena količina topline pretvara u mehanički rad bez promjena unutarnje energije. Mehanički rad izotermnoga procesa je pozitivan pri širenju, a negativan pri sažimanju plina. U usporedbi s adijabatskim procesom, za jednaku promjenu volumena, mehanički rad izotermnoga procesa je veći.
Izoterma je krivulja koja opisuje promjene tlaka i volumena pri izotermnom procesu. (→ boyle-mariotteov zakon)