Химический потенциал важен для описания состояния систем с переменным числом частиц, потому что определяет изменение термодинамических потенциалов при изменении числа частиц в системе. 15

Он представляет собой адиабатическую энергию добавления одной частицы в систему без совершения работы. 1 Также химический потенциал служит естественной независимой переменной для большого термодинамического потенциала. 1

Ещё одна причина важности химического потенциала для термодинамики в том, что одним из условий термодинамического равновесия в системе является одинаковость химического потенциала любого компонента системы в различных фазах и в разных точках одной фазы. 12 Если в различных фазах или в разных местах одной фазы химический потенциал какого-либо компонента неодинаков, то в системе самопроизвольно (без затраты энергии извне) происходит перераспределение частиц, сопровождающееся выравниванием химического потенциала. 3