Um sistema pode ser considerado em estado transiente (nãoestacionário) quando qualquer variável do sistema muda com o tempo. Os processos em batelada e batelada alimentada (semi-batch) são inerentemente transientes. Os processos contínuos são transientes quando iniciados ou finalizados, podendo apresentar características transientes ao longo da operação decorrentes de flutuações impostas por mudanças nas condições do processo.

As características dos processos transientes são as mesmas dos balanços materiais desenvolvidos anteriormente. A diferença principal é que o termo de acumulação passa a ter um valor diferente de zero. O termo de acumulação é derivativo, portanto as técnicas para resolução de balanços transientes são um pouco mais complexas que aquelas desenvolvidas até o momento.