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Eine Zelle stellt ein energetisch offenes System dar. Ständig tauscht sie mit ihrer Umgebung Stoffe und Energie aus. Diesem Austausch liegen entsprechende physikalische Gesetzmäßigkeiten zugrunde. So erklären der 1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik die energetischen Verhältnisse in biologischen Systemen. Die Gesetze des Fließgleichgewichts gelten für alle biologischen Systeme und leiten sich aus der Nichtgleichgewichts-Thermodynamik her.

Bei reversiblen chemischen Reaktionssystemen stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Hin- und Rückreaktion ein. Solche Reaktionen verlaufen nicht vollständig, d. h. die Konzentration der Ausgangsstoffe sinkt nicht auf null. In Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen (Druck, Temperatur) werden konstante Gleichgewichtskonzentrationen der an der Reaktion beteiligten Stoffe erreicht. Mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes können diese in Form der Gleichgewichtskonstanten berechnet werden.

Der Begriff „Fließgleichgewicht“ wurde von dem österreichisch-kanadischen Biologen LUDWIG VON BERTALANFFY (1901-1972) erstmalig geprägt. Auch als dynamisches Gleichgewicht bezeichnet, beschreibt die Begrifflichkeit den Gleichgewichtszustand offener Systeme, wobei ein ständiger Austausch von Masse und Energie stattfindet. Im dynamischen Gleichgewicht sind alle am Stoffwechsel beteiligten Verbindungen in der nahezu gleichen Konzentration vorhanden.In einem Ökosystem beispielsweise hält der Energiefluss der Sonne die Stoffkreisläufe (Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf) in Gang. Auf organismischer Ebene bestehen Fließgleichgewichte durch Stoffaustausch zwischen einzelnen Organen eines Organismus und zwischen Organismen mit ihrer Umwelt. Auf molekularer Ebene stellen sich Fließgleichgewichte bei den biochemischen Reaktionsketten der Stoffwechselwege ein.