非熱等離子體、冷等離子體或非平衡等離子體是不處于熱力學平衡的等離子體，因為電子溫度比重物質（離子和中性物質）的溫度高得多。 由于只有電子被熱化，因此它們的麥克斯韋-玻爾茲曼速度分布與離子速度分布有很大不同。 當一個物質的速度之一不服從麥克斯韋-玻爾茲曼分布時，等離子體被稱為非麥克斯韋分布。

一種常見的非熱等離子體是熒光燈內的水銀蒸氣氣體，其中電子氣的溫度達到 20,000 K（19,700 °C；35,500 °F），而其余氣體、離子和中性原子幾乎保持不變 高于室溫，因此在工作時甚至可以用手觸摸燈泡。

在食品加工的背景下，非熱等離子體 (NTP) 或冷等離子體是一種專門用于表面易碎的水果、蔬菜和肉類產品的抗菌處理方法。這些食品要么沒有充分消毒，要么不適合用其他方法處理 化學品、加熱或其他常規食品加工工具。 雖然非熱等離子體的應用最初集中在微生物消毒，但正在積極研究酶失活、生物分子氧化、蛋白質修飾、前體藥物活化和農藥消散等新應用。 冷等離子體也越來越多地用于牙齒和手的消毒、干手器以及自凈化過濾器。

術語冷等離子體最近被用作一個方便的描述符，用于區分單一大氣、接近室溫的等離子體放電與其他等離子體，在高于環境溫度數百或數千度的條件下運行（參見等離子體（物理學）§ 溫度）。 在食品加工的背景下，冷藏一詞可能會產生誤導性的形象，即冷藏要求是等離子處理的一部分。 然而，在實踐中，這種混淆并不是問題。 冷等離子體也可以泛指弱電離氣體（電離度＜0.01%）。

科學文獻中發現的非熱等離子體的命名法多種多樣。 在某些情況下，等離子體由用于產生它的特定技術（滑翔弧、等離子體筆、等離子體針、等離子體射流、介質阻擋放電、壓電直接放電等離子體等）指代，而其他名稱則更籠統地描述 ，根據等離子體的特性產生（有大氣均勻輝光放電等離子體、大氣等離子體、常壓非熱放電、非平衡大氣壓等離子體等）。 NTP 有別于其他成熟的工業應用等離子體技術的兩個特點是：1) 非熱能和 2) 在大氣壓或接近大氣壓下運行。

一個新興領域將非熱等離子體的功能添加到牙科和醫學中。

磁流體動力發電是 1960 年代和 1970 年xxx發的一種從磁場中運動的熱氣體直接轉換能量的方法，使用稱為激波管的脈沖 MHD 發電機，使用非平衡等離子體接種堿金屬蒸氣（如銫，以 增加氣體的有限電導率）在 2000 至 4000 開爾文的有限溫度下加熱（以保護壁免受熱侵蝕），但電子在超過 10,000 開爾文的情況下被加熱。

逆向非熱等離子體的一個特殊且不尋常的例子是 Z 機器產生的超高溫等離子體，其中離子比電子熱得多。

正在研究涉及用于亞音速、超音速和高超音速飛行的技術非熱弱電離等離子體的氣動主動流動控制解決方案，作為電流體動力學領域的等離子體致動器，以及當還涉及磁場時作為磁流體動力轉換器。

在風洞中進行的研究大部分時間都涉及類似于 20-50 公里高度的低氣壓，典型的高超音速飛行，空氣的電導率更高，因此可以很容易地產生非熱弱電離等離子體 更少的能源費用。

常壓非熱等離子體可用于促進化學反應。 高溫電子和冷氣體分子之間的碰撞會導致解離反應和隨后的自由基形成。 這種放電表現出在高溫放電系統中常見的反應特性。 非熱等離子體還與催化劑結合使用，以進一步增強反應物的化學轉化或改變產品的化學成分。