Mieszanina azeotropowa (z a..., greckiego zeo - wrzenie i trope - obracanie, zmienianie), niepodzielna wrząca mieszanina destylowana bez rozdzielania na frakcje.
Powstaje, gdy składy roztworu i pary pozostającej z nim w równowadze są takie same. Niektóre mieszaniny azeotropowe wrzą w wyższej temperaturze niż ich poszczególne składniki, inne wrzą w niższej temperaturze. Mieszanina 95,57% alkoholu etylowego (temperatura wrzenia 78,5°C) i 4,43% wody wrze w temperaturze 78,15°C, co uniemożliwia otrzymanie alkoholu absolutnego w wyniku destylacji jego roztworów wodnych. Potrzebny jest trzeci składnik, który zmienia względną zmienność dwóch pierwszych. Właściwość alkoholu etylowego polegająca na tworzeniu mieszanin azeotropowych z wodą umożliwia oddzielenie alkoholu izoamylowego z mieszaniny alkoholu etylowego z wodą i jest stosowana do usuwania kwaśnego oleju w procesie rektyfikacji naturalnie sfermentowanego alkoholu etylowego.