费米-狄拉克统计是费米子所依从的统计规律。

费米-狄拉克统计表示在温度T时，能级E的一量子态上平均分布的电子数。因量子态上最多由一个电子所占据，所以费米-狄拉克统计的物理含义是：能量为E的每个量子态上被电子所占据的几率。

根据量子力学，费米子为自旋为半整数的粒子，其本征波函数反对称，在费米子的某一个能级上，最多只能容纳一个粒子。因而符合费米-狄拉克统计分布的粒子，当他们处于某一分布<math>\\left\\{ n_j \\right\\}</math>（“某一分布”指这样一种状态：即在能量为<math>\\left\\{ \\epsilon_j \\right\\}</math>的能级上同时有<math>n_j</math>个粒子存在着，不难想象，当从宏观观察体系能量一定的时候，从微观角度观察体系可能有很多种不同的分布状态，而且在这些不同的分布状态中，总有一些状态出现的几率特别的大，而其中出现几率最大的分布状态被称为最可几分布）时，体系总状态数为：

<math>

\\Omega_j=\\frac{g_j!}{n_j!(g_j-n_j)!} </math>

费米-狄拉克统计的最可几分布的数学表达式为：

<math>

\\left\\{ n_j^{FD} \\right\\}=\\frac{g_j e^\\alpha e^{\\beta\\epsilon_j}}{1 + e^\\alpha e^{\\beta\\epsilon_j}} </math>

由于费米-狄拉克统计在数学处理上非常困难，因此在处理实际问题时经常引入一些近似条件，使费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计退化成为经典的麦克斯韦-玻尔兹曼统计。