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 терміну ентропії, і пояснює закон неспадання ентропії.