El prefijo «super-» significa superar, mientras que el término saturar significa poner tanto de algo como normalmente es posible que algo más se mantenga. Una solución sobresaturada se produce cuando una sustancia, un soluto, se disuelve en agua u otro disolvente en un grado que normalmente no es posible. La mayoría de las sustancias forman una solución sobresaturada solo con dificultad. Una solución sobresaturada generalmente se logra cambiando las condiciones de una solución saturada. La evaporación de parte del solvente en un ambiente muy limpio puede lograr el propósito, al igual que un cambio apropiado en la temperatura de la solución.
A medida que parte del solvente se evapora de una solución, esa solución desarrolla una mayor proporción de soluto a solvente. Si la solución de partida estaba previamente saturada, entonces se vuelve sobresaturada. La mayoría de las sustancias aumentan en solubilidad con un aumento de temperatura y disminuyen en solubilidad cuando se baja la temperatura. Para esas sustancias, una solución saturada se vuelve sobresaturada cuando se baja la temperatura. Lo contrario es cierto para las sustancias que disminuyen en solubilidad con el aumento de temperatura y aumentan en solubilidad al disminuir la temperatura; si uno de ellos estaba en estado saturado, ya no estará a una temperatura más baja.
Las soluciones sobresaturadas son inherentemente inestables y responden de manera similar a las de los líquidos superenfriados; muchas personas han experimentado el fenómeno del agua sobreenfriada. Si el agua pura se enfría lo suficiente y el recipiente se mantiene quieto y está limpio y sin rayones, se puede alcanzar una temperatura por debajo del punto de congelación sin que se forme hielo: el agua se sobreenfría. Coloque un objeto rayado o sucio en el agua y puede solidificarse en unos momentos. Esto se debe a que los arañazos y las partículas proporcionan interfaces de puntos y líneas en las que los cristales pueden nuclearse y crecer. De manera similar, introduzca unas pocas partículas de polvo o cristales diminutos en una solución sobresaturada y, en unos momentos, se forma un sólido en el fondo del recipiente, dejando una solución saturada ordinaria.
Un producto comercial para uso en exteriores tiene la propiedad de sobresaturación. Es una almohadilla térmica química o un calentador de manos que utiliza el compuesto simple acetato de sodio trihidrato. Esta sal química forma fácilmente una solución sobresaturada, si se mantiene libre de polvo y cristales. Si en una bolsa cerrada que contiene esta solución se le caen algunos pequeños cristales de acetato, la solución sobresaturada vuelve rápidamente a una saturada arrojando el exceso de soluto. Dado que la reacción es exotérmica (produce calor), la solución calienta las manos o los bolsillos de la persona que sostiene la bolsa.