统计力学方法是根据宏观系统的微观粒子的行为的统计性质来预测和解释宏观系统的可测性质的方法。宏观系统是由大量微观粒子组成的。这种由大量粒子组成的系统表现出一种不同于一般力学规律的新的规律性。统计力学的目的在于计算热力学系统的微观量对一切可能的微观状态的统计平均值，以这种平均值作为热力学系统的宏观量来解释它的宏观性质。

例如，统计力学把热能看作是处于无序状态的分子或原子等微观粒子的能量，温度则是标志物体内部微观粒子动能的平均值大小的一个参量。这样便建立起了热力学宏观量和微观量之间的联系。而且这些微观量都服从一定的统计分布规律，可以进行计算，从而它的宏观量是可以预测的。如果用经典力学的规律去描写这些微观粒子，这种统计法称为经典统计。麦克斯韦-玻耳兹曼统计法便属于经典统计。如果用量子力学去描写微观粒子，统计法则称为量子统计。玻色-爱因斯坦统计法和费米-狄拉克统计法属于量子统计法。前者适用于玻色子统计，后者适用于费米子系统。