Im Normalzustand gleicht Kernmaterie einer Flüssigkeit. Für hohe Temperaturen und/oder hohe Drücke erfolgt zunächst ein Überbang in die Gas- und dann eventuell in die Plasmaphase. In dieser sollen sich Protonen und Neutronen dann in ihre Konstituenten, den Quarks und Gluonen, aufgelöst.

Im Gegensatz zum normalen Phasendiagramm taucht bei Kernmaterie noch ein dritter Freiheitsgrad, die Seltsamkeit, auf.

Das Phasendiagramm von Kernmaterie lässt sich experimentell nur durch Schwerionenkollisionen untersuchen.