希薄なプラズマは衝撃波などにより加熱されても、電子とイオンの温度の緩和はゆっくりと進む。そのため、互いの温度が異なる状態が長く続き、また電子による電離も平衡状態にならない。この状態を（電離）非平衡プラズマと呼ぶ。
若い超新星残骸などがその典型例である。非熱的プラズマも同じ意味で用いられる。