Der Mpemba-Effekt bezeichnet das paradoxe Phänomen, bei dem heißes Wasser unter bestimmten Bedingungen schneller gefriert als kaltes Wasser. Benannt wurde der Effekt nach seinem „Wiederentdecker“ (1963), dem tansanischen Schüler Erasto B. Mpemba.
Kühlt man gleiche Ausgangsmengen warmen und kalten Wassers in gleichen Gefäßen unter demselben Druck und denselben Umgebungsbedingungen unter eine Temperatur ab, die dem Gefrierpunkt von Wasser bei diesem Druck entspricht (0 °C bzw. 273,15 K bei einem Druck von 101,325 kPa), so kann man in einem bestimmten Bereich von Abkühlungsgeschwindigkeiten beobachten, dass das zu Versuchsbeginn wärmere Wasser zu einem früheren Zeitpunkt gefriert (kristallisiert) als das ursprünglich kühlere Wasser. Dieses paradoxe Phänomen wird als Mpemba-Effekt bezeichnet.
Die uneingeschränkte Aussage, wonach heißes Wasser schneller gefriert als kaltes Wasser, ist jedoch falsch, da der Mpemba-Effekt nur in speziellen thermodynamischen Systemen auftritt.
Es ist ein schon sehr lange bekanntes Paradoxon, das bereits im vierten vorchristlichen Jahrhundert vom Philosophen Aristoteles (Μετεωρολογικά, I, 12) diskutiert wurde; dann wieder im 13. Jahrhundert vom Mönch und Philosophen Roger Bacon. Im 17. Jahrhundert scheiterten die Philosophen und Wissenschaftler Francis Bacon und René Descartes bei der Suche nach Erklärungen.
1963 stieß auch der tansanische Schüler Erasto B. Mpemba auf diesen Effekt, als er Speiseeis herstellte. Zusammen mit Denis G. Osborne veröffentlichte er 1969 die Ergebnisse zahlreicher Versuche zu diesem Thema. Jedoch dauerte es einige Jahre, bis dieser Effekt wissenschaftlich untersucht wurde.