Статисти́чна фі́зика — розділ теоретичної фізики, що вивчає системи з дуже великим числом частинок у стані локальної рівноваги.
Звичайно, при дослідженні таких систем нас не цікавить майже випадкова поведінка кожної конкретної мікроскопічної частинки. Статистична фізика саме відслідковує, як з таких мікроскопічних рухів складається усереднена еволюція системи в цілому.
Статистична фізика дає обґрунтування термодинаміці багатьох реальних систем: ідеальних газів, реальних газів, квантових газів, простих конденсованих середовищ (наприклад, ідеальних кристалів, спінових ланцюжків).
Зокрема, вона дає тлумачення фізичної природи запроважденого в термодинаміці терміна «ентропія», і пояснює закон
неспадання ентропії.
Статистична фізика не описує те, як саме система приходить у стан локальної рівноваги; цю первісну еволюцію системи після її приготування описує
фізична кінетика.
Частина статистичної фізики, яка вивчається в шкільному курсі, зветься молекулярною фізикою і є, по суті, більш-менш докладним викладом властивостей ідеального газу.
Статистична фізика квантова — розділ статистичної фізики, в якому на основі законів квантової механіки вивчають фізичні властивості тіл, що складаються з великої кількості мікроскопічних систем (атомів, молекул, їх аґреґатів).
Становлення статистичної фізики в Україні (30−40 рр. ХХ ст.): монографія / А. С. Литвинко ; НАН України, Центр дослідж. наук.-техн. потенціалу та історії науки ім. Г. М. Доброва. — К.: Фенікс, 2009. — 220 с. — Бібліогр.: с. 198−219 (659 назв). — ISBN 978-966-651-767-6.
Статистична фізика: підручник / В. І. Молчанов. — К.: КПІ ім. І. Сікорського : Політехніка, 2018. — 192 с. — ISBN 966-622-843-0.
