L’ouvrage introduit la démarche développée par les physiciens pour répondre  à la question suivante : comment décrire les phénomènes collectifs (à l’échelle "macroscopique") à partir des lois décrivant la dynamique élémentaire  (à l’échelle "microscopique") ?
Basée sur le langage probabiliste, la physique statistique permet par exemple  de prédire les propriétés thermodynamiques d’un gaz à partir de la description  mécanique du mouvement des atomes. Si l’objet initial de cette théorie fondamentale  était de fonder les lois de la thermodynamique, son champ d’application  est aujourd’hui si vaste (matière diluée, matière condensée, plasmas, astrophysique,  chimie…) qu’il déborde les frontières de la physique (biologie, systèmes  complexes…).
Cette nouvelle édition est augmentée d’un chapitre sur la physique statistique  hors équilibre.