以最大熵理论为基础，借由配分函数将有大量组成成分（通常为分子）系统中微观物理状态（例如：动能、位能）与宏观物理量统计规律 （例如：压力、体积、温度、热力学函数、状态方程式等）连结起来的科学。如气体分子系统中的压力、体积、温度。易辛模型中磁性物质系统的总磁矩、相变温度、和相变指数。通常可分为平衡态统计力学，与非平衡态统计力学。其中以平衡态统计力学的成果较为完整，而非平衡态统计力学至今也在发展中。统计物理其中有许多理论影响着其他的学门，如资讯理论中的资讯熵。化学中的化学反应、耗散结构。和发展中的经济物理学