Les physiciens ont développé un formalisme mathématique, nommé mécanique statistique (ou physique statistique) qui permet le traitement des systèmes comportant un très grand nombre d'éléments, plus précisément de degrés de liberté. Cette approche extrêmement puissante permet de relier macroscopique et microscopique. Historiquement liée à l'étude des gaz parfaits, cette méthode s'étend à des domaines aussi variés que la thermodynamique, la physique de la matière condensée (solides et liquides), la physique des gaz et des plasmas, l'astrophysique ou la physique moléculaire.

Ce livre constitue un cours complet de mécanique statistique, complété d'exercices. Il détaille pas à pas les étapes importantes à la compréhension de la méthode : description microscopique, fonctions de distribution classiques et quantiques, phénomènes de transport, phénomènes collectifs, formalisme mathématique, systèmes à l'équilibre thermodynamique, transitions de phase, irréversibilité, etc. Il s'adresse aux étudiants de second cycle (physique, chimie, écoles d'ingénieurs). Il intéressera aussi les doctorants et enseignants-chercheurs qui trouveront dans cet ouvrage une vue synthétique.