Il corso fornisce i concetti fondamentali della meccanica statistica, che è la branca della fisica che spiega il comportamento dei sistemi macroscopici in termini della meccanica (classica o quantistica a seconda dei casi) dei loro costituenti elementari. Gran parte degli argomenti riguardano il comportamento di sistemi quantistici in equilibrio, mentre un capitolo del corso illustra in maniera schematica la descrizione di sistemi fuori equilibrio seguendo l'approccio fenomenologico della termodinamica lineare di non-equilibrio, dal quale si ricava in particolare l'equazione di diffusione. Le diverse condizioni di contatto tra un sistema all'equilibrio e l'ambiente circostante risultano in diverse descrizioni (ensembles microcanonico, canonico, gran-canonico, T-P), che vengono illustrate insieme alle loro applicazioni più importanti (in particolare gas ideale classico, molecole poliatomiche, corpo nero, paramagneti, difetti nei solidi, gas ideali quantistici, transizioni di fase). Il formalismo di seconda quantizzazione viene utilizzato per le applicazioni a sistemi quantistici in interazione quali il modello di Hubbard per elettroni interagenti, o la teoria dei magnoni (onde di spin) nei ferromagneti.