På mange måter er statistisk fysikk et lim som binder sammen andre deler av fysikken siden den tilbyr en metode hvor resultater fra enkle systemer, slik som atomer, klassiske punktpartikler, fotoner, og fononer, kan beskrive egenskaper til makroskopiske systemer, slik som gasser, væsker, metaller og krystaller. Statistisk fysikk oppstod i 1877 med Ludwig Boltzmanns definisjon av entropi som et mål for antall mulige måter å organisere en gitt makrotilstand. Han gir dermed for første gang den makroskopiske størrelsen en mikroskopisk begrunnelse. Den første anvendelsen av var således å begrunne termodynamiske sammenhenger, men den har siden vokst til å både bruke og begrunne resultater fra alle deler av fysikken. Med oppdagelsen av kvantemekanikken i 1900, som gir en svært god basis for beskrivelse av mikroskopiske systemer, er statistisk fysikk blitt stadig viktigere.