Fermi-Dirac-statistik, i kvantmekanik, ett av två möjliga sätt på vilka ett system med oskiljbara partiklar kan fördelas mellan en uppsättning energitillstånd: var och en av de tillgängliga diskreta tillstånden kan upptas av endast en partikel. Denna exklusivitet står för atomernas elektronstruktur, där elektroner förblir i separata tillstånd snarare än att kollapsa till ett gemensamt tillstånd, och för vissa aspekter av elektrisk konduktivitet. Teorin om detta statistiska beteende utvecklades (1926–27) av fysikerna Enrico Fermi och PAM Dirac, som insåg att en samling identiska och oskiljbara partiklar kan fördelas på detta sätt bland en serie diskreta (kvantiserade) tillstånd.
Till skillnad från Bose-Einstein-statistiken gäller Fermi-Dirac-statistiken endast för de typer av partiklar som följer den begränsning som kallas Pauli-uteslutningsprincipen. Sådana partiklar har halvsiffriga värden på spinn och benämns fermioner efter statistiken som korrekt beskriver deras beteende. Fermi-Dirac-statistik gäller till exempel elektroner, protoner och neutroner.
