مکانیک آماری، مبحثی در مکانیک است که به سیستمهایی با ذرات بسیار، (مانند اتمها، مولکولها، ذرات بنیادی با معیار اندازه عدد آووگادرو) می‌پردازد و از خاصیتهای میکروسکوپی این ذرات و برهمکنش آنها با یکدیگر، اطلاعاتی در مورد خواص ماکروسکوپی سیستم، از طریق محاسبات و روشهای آماری به ما می‌دهد. به خصوص اینکه معادله‌های حالت در ترمودینامیک توسط مدلهای میکروسکوپی-آماری مشتق می‌شوند.
مکانیک آماری شکوفایی خود را قبل از همه مدیون، دانشمندان کلاسیکی نظیر لودویگ بولتزمن، جوسایا ویلارد گیبز و جیمز کلرک ماکسول می‌باشد.