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  理想氣體動理論建立在如下假設之上:  分子動理學的現代理論建立在波爾茲曼方程的基礎之上,對以上假設有所放寬,並將分子體積考慮進去,因此可以精確描述稠密氣體。分子動理學的現代理論仍然要考慮的假設有,性假設,忽略量子效應。如果氣體比較稠密,本體性質只有小的梯度,可以應用維裡展開的方法研究,這方面的理論參見查普曼和恩斯克格的專著。 對於稀薄氣體,本體性質的梯度與分子的平均自由程相比較,這種情況叫克努森區,可以對克努森數展開來研究。

  人類早在公元前5世紀就開始思考物質的結構問題。古希臘時期著名的樸素唯物主義哲學家德謨克利特就提出,物質是由不可分的原子構成的。這種思想在數個世紀都深刻的影響著人們的世界觀。17世紀科學革命以來,自然科學得到了突飛猛進的進步,特別是熱力學的突破性發展,使人們重新思考物質的結構問題。皮埃爾·伽桑狄、羅伯特·胡克、伯努利等科學家的研究表明,物質的液體、固體、氣體三種狀態的轉變是因為分子之間作用的結果,特別是氣體的壓力源於氣體分子與器壁碰撞,從而匯出了玻意耳-馬略特定律。  1738年,丹尼爾·伯努利發表著作《流體力學》,為氣體動理論的基礎。在這一著作中,伯努利提出,氣體是由大量向各個方向運動的分子組成的,分子對表面的碰撞就是氣壓的成因,熱就是分子運動的動能。但是,伯努利的觀點並沒有被立即接受,部分原因是,能量守恆定律當時還沒有建立,分子之間為彈性碰撞也不是那麼顯而易見。1744年羅蒙諾索夫第一次明確提出熱現象是分子無規則運動的表現,並把機械能守恆定律應用到了分子運動的熱現象中。1856年,提出了一個簡單的氣體動理論,他只考慮了分子的平動。 1857年,克勞修斯提出一個更復雜的氣體動理論,除了分子的平動,他還考慮了分子的轉動和振動。他還引入了平均自由程的概念。1859年,麥克斯韋在克勞修斯工作的基礎上,提出了分子麥克斯韋速度分佈率。這是物理學史上第一個統計定律。 1871年,玻爾茲曼推廣了麥克斯韋的工作,提出了麥克斯韋–玻爾茲曼分佈。  直到20世紀初,很多物理學家仍然認為原子只是假想,並非實在的。直到1905年愛因斯坦和1906年關於布朗運動的論文發表之後,物理學家才放棄此想法。他們的論文給出了分子動理論的準確預言。

  分子運動論使人類正確認識到了物質的結構組成和運動的一般規律,成功解釋了諸如布朗運動等現象,併成為物理學中其他理論,甚至很多其他學科的理論基礎。

  

  在氣體動力論中,壓力是以氣體對某個平面撞擊所造成的力解釋,假設一個邊長為 formula_1 的正立方體,一顆質量為 formula_2 的分子以速率 formula_3 在完全彈性碰撞的情況下,沿 X 軸撞擊其中一面的動量變化為:  此分子每隔 formula_5 便撞擊該面一次,因此該面所受到的力量為:  在一共有 n 個相同分子的狀況下,該面所受到的總力為:  定義:  用相同的方式也可以得到:  因為大量氣體分子的運動可以視為無規則的運動,因此大量氣體分子向每一方向的速率分佈情形皆相同,所以:  每個面所受到的壓力為:  其中 formula_17 為方均根,因此也可表示為:  這是分子動理論的第一個非平庸的結果,它把巨集觀量壓強與微觀量分子的平均平動動能聯絡起來。

  根據理想氣體方程式(formula_19,formula_20為波茲曼常數,formula_21為絕對溫度): 於是可得單個分子的動能為: 而系統的總動能formula_24可表示為: 這是分子動理論中的一個重要結果:分子的平均動能正比於體系的絕對溫度。 因此,壓強與摩爾體積之積與分子平均平動動能成正比。 對於由formula_28個單原子分子組成的氣體體系,自由度總數為formula_29,因此每個自由度的動能是 每個自由度的動能正比於溫度,比例係數為波爾茲曼常數的一半,這個結果叫做能量均分定理。

  對於理想氣體,可以推匯出n 單位時間內分子對容器單位面積的碰撞次數為

  所有分子速率平方的平均值的平方根  其中 formula_3 為米/秒 (m/s),R是理想氣體常數,M 為莫耳質量(千克/莫耳 (kg/mol))。其中最有可能的速度為均方根速率的81.6%,而平均速度為均方根速率的92.1%。(麥克斯韋-玻爾茲曼分佈)
分子運動論(英語:kinetic theory of gases,又稱氣體動力論)是描述氣體為大量做永不停息的隨機運動的粒子(原子或分子,物理學上一般不加區分,都稱作分子)。快速運動的分子不斷地碰撞其他分子或容器的壁。分子運動理論就是通過分子的成分和運動來解釋氣體的巨集觀性質,如壓強、溫度、體積等。分子運動理論認為,壓強不是如牛頓猜想的那樣,來自分子之間的靜態排斥,而是來自以不同速度做熱運動的分子之間的碰撞。