Metastabil, i fysikken og kemien om en tilstand af et stof eller en blanding af stoffer, der kan henfalde til en anden tilstand med lavere energi enten af sig selv eller ved en ydre påvirkning, fx opvarmning, bestråling eller tilsætning af katalysatorer. Den metastabile natur af exciterede tilstande af visse molekyler udnyttes bl.a. i laseren.