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気体の液化とは、気体を液体状態に物理的に変換すること（凝縮）です。気体の液化は複雑なプロセスであり、例えばターボエキスパンダーなどを用いて、高圧と極低温を実現するために様々な圧縮・膨張工程を必要とします。
液化プロセスは、科学、産業、商業目的で使用されます。多くのガスは、通常の気圧で単純な冷却によって液体状態にすることができますが、二酸化炭素などの一部のガスは加圧も必要です。液化は、ガス分子の基本的な性質（分子間力）の分析、ガスの貯蔵（例：LPG）、冷凍および空調に使用されます。そこでは、ガスは凝縮器で液化され、そこで蒸発熱が放出され、蒸発器で蒸発し、そこで蒸発熱が吸収されます。アンモニアは最初の冷媒であり、現在でも産業用冷凍で広く使用されています。住宅および商業用途では、石油およびハロゲン由来の化合物にほぼ置き換えられています。
液体酸素は、呼吸器疾患のある患者のためにガスに変換するために病院に供給され、液体窒素は、医療分野で凍結手術、人工授精業者による精子の凍結、現場および研究室の科学者による試料の保存などに使用されます。液化塩素は、最終的に水に溶解するために輸送され、その後、水の浄化、産業廃棄物、下水、プールの消毒、パルプや繊維の漂白、四塩化炭素、グリコール、その他多数の有機化合物、およびホスゲンガスの製造に使用されます。
予冷したハンプソン・リンデサイクルによるヘリウム（4He ）の液化は、1913年にハイケ・カメルリング・オネスにノーベル賞をもたらした。常圧下では、液化ヘリウムの沸点は4.22 K（-268.93 °C）である。2.17 K以下では、液体4Heは超流動体（ 1978年ノーベル賞、ピョートル・カピツァ）となり、第二音波による熱伝導、ゼロ粘性、噴水効果などの特徴的な性質を示す。
空気の液化は、極低温空気分離装置内で分留によって空気成分を分離することにより、窒素、酸素、アルゴン、およびその他の大気中の希ガスを得るために用いられる。
空気はリンデ法によって液化される。この方法では、空気を交互に圧縮、冷却、膨張させる。膨張のたびに温度が大幅に低下する。温度が低くなると分子の動きが遅くなり、占める空間も小さくなるため、空気は凝縮して液体になる。
空気はクロードのプロセスによっても液化できます。このプロセスでは、ガスは2つのチャンバーで2回等エントロピー膨張します。膨張中、ガスは膨張タービンを通過する際に仕事をする必要があります。ガスはまだ液体ではありません。液体になるとタービンが壊れてしまうからです。商業用空気液化プラントでは、超臨界圧力で空気を膨張させることでこの問題を回避しています。 [ 1 ]最終的な液化は、熱膨張弁での等エンタルピー膨張によって行われます。