根据微观世界的这些规律改造经典统计力学，就得到量子统计力学。应用量子统计力学就能使一系列经典统计力学无法解释的现象，如黑体辐射、低温下的固体比热窖、固体中的电子为什么对比热的贡献如此小等等，都得到了合理的解释。量子统计力学有两大理论：Bose-Einstein统计力学和Fermi-Dirac统计力学，其中Bose-Einstein统计力学用来研究那些不带电荷的粒子体系，Fermi-Dirac统计力学用来研究带电粒子的体系。