en un sistema con múltiples estados en equilibrio termodinámico a temperatura
es la constante de Boltzmann, y
El factor de Boltzmann no es en sí mismo una probabilidad, ya que no está normalizado.
Para normalizar el factor de Boltzmann y convertirlo en una probabilidad, se lo debe dividir por la suma Z de los factores de Boltzmann de todos los estados posibles del sistema, lo cual se denomina la función de partición.
A partir del factor de Boltzmann es posible desarrollar la estadística de Maxwell-Boltzmann, la estadística de Bose-Einstein, y la estadística de Fermi-Dirac que rigen las partículas clásicas como también la mecánica cuántica bosones, y fermiones, respectivamente.