Die statistische Physik ist dasjenige Teilgebiet der modernen Physik, das makroskopische Eigenschaften der Materie wie z. B. Temperatur oder Entropie auf statistische Parameter von sehr großen Mengen von Atomen oder Molekülen zurückführt – ein Gramm Wasser z. B. enthält etwa ein sechzehntel Mol, d. h. knapp \(4 \cdot 10^{22}\) Wassermoleküle!
In der zweiten Hälfte des 19. Jh. wurde zunächst die statistische Mechanik entwickelt (u. a. von James Clerk Maxwell und Ludwig Boltzmann). Heute gilt die Quantenstatistik als theoretische Grundlage der Thermodynamik; u. a. begründet sie die Hauptsätze der Wärmelehre in der Quantenmechanik.
Statistische Methoden werden auch in der Festkörperphysik, in der Untersuchung von Plasmen, Atomkernen sowie der Lichtausbreitung verwendet und spielen eine große Rolle in der Chaostheorie. Darüber hinaus kommt natürlich keine Auswertung von physikalischen Messergebnissen ohne eine statistisch saubere Datenanalyse aus!