Tilanfunktio on termodynaamisen systeemin tasapainotilaa kuvaava suure, jonka arvo riippuu ainoastaan systeemin makroskooppisesta tilasta.[1] Esimerkkejä tilanfunktiosta ovat tilavuus, paine, lämpötila, sisäenergia, entropia ja ainemäärä.
Tilanfunktion arvo ei riipu siitä, miten systeemi päätyi nykyiseen tilaansa. Tästä syystä esimerkiksi systeemin tekemä työ tai sen vastaanottama lämpö eivät ole tilanfunktioita, koska niiden arvoja ei voi päätellä ainoastaan systeemin nykytilasta. Tätä ominaisuutta kutsutaan polkuriippuvuudeksi eli tilanfuntiolta vaaditaan polkuriippumattomuutta.
Suureet, joiden arvoa ei voi yksikäsitteisesti määrittää systeemin makrotilasta, eivät ole tilanfunktioita. Esimerkiksi tietyn kaasuhiukkasen sijainti ei ole tilanfunktio.