În fizică și chimie un gaz monoatomic este un gaz în care atomii nu sunt legați unul de altul. În fizică aspectul esențial este că acești atomi se mișcă liber, fără a fi legați de alți atomi, în timp de în chimie aspectul esențial este că moleculele acestui gaz sunt formate dintr-un singur atom.[1] Exemplele la temperatură și presiune standard sunt toate gazele nobile (heliu, neon, argon, kripton, xenon și radon), deși la temperatură suficient de ridicată (sau presiune foarte scăzută) toate elementele chimice în fază gazoasă sunt monoatomice. Comportamentul termodinamic al unui gaz monoatomic este mult mai simplu în comparație cu gazele poliatomice, deoarece este lipsit de orice energie de rotație sau de vibrație.[2]