В статистической физике макроскопических систем вероятность используется для оценки состояния системы, состоящей из большого числа частиц. 12

Некоторые способы применения вероятности:

• Определение термодинамической вероятности. 1 Это число способов (число микроскопических состояний), которыми может быть осуществлено определённое макроскопическое состояние системы. 1 В отличие от математической вероятности, которая не может быть больше единицы, термодинамическая вероятность всегда много больше либо равна единице. 1
• Использование функции распределения. 2 Она зависит от координат, импульсов всех частиц системы и от времени. 2 Функция распределения интерпретируется как плотность вероятности обнаружения той или иной физической величины в определённых интервалах. 2
• Вычисление физических величин. 3 Наблюдаемые в макросостояниях физические величины являются результатом усреднения значений этих величин в допустимых микросостояниях. 3
• Описание макроскопических величин. 5 Усреднённые по распределению вероятностей микроскопические значения величин называют макроскопическими величинами. 5

Таким образом, использование вероятности в статистической физике позволяет перейти от изучения движения отдельных частиц к описанию макроскопических систем, а также отыскать соответствие между микроскопическим или атомным миром и миром макроскопическим. 4