處在一定宏觀條件下，大量性質和結構完全相同的系統的集合。又稱統計系綜。統計物理學研究的物件是由大數量粒子組成的宏觀的物理系統，它具有同力學規律性本質上不同的統計規律性。系綜是採用統計方法描述系統的統計規律性時引入的一個最基本的概念。
經典統計中，時刻t處在相宇體積元dp1…dpdq1…dq＝dpdq中的系統代表點數為ρ(p，q，t)dpdq，ρ(p，q，t)是代表點在相宇中的分佈密度。
是代表點的總和。這些不同的代表點代表瞭系統的不同運動狀態，也可以把它們看作是性質和結構相同而初始條件不同的系統所處的狀態。這些系統的集合就是系綜。統計系綜的各個系統反映瞭實際系統在不同時刻的面貌。它們在相空間中都沿著一定的軌道互相獨立地運動著。
系統的微觀量L(p，q)在所有可能的微觀狀態上的平均值
，
就是微觀量L(p，q)在統計系綜上的平均值。若使分佈函數歸一化
，則有
。
量子統計中，所研究的是混合系綜，它所屬的各個系統分佈於一系列的量子態上。系綜中任何一個系統都處在其餘系統所組成的媒質之中。系統的微觀狀態是不連續的量子態，微觀量 L也隻能在各個量子態才具有一定的數值。以Lj表示系統的微觀量在量子態j上的數值，ρj(t)表示系綜在第 j個量子態的幾率〔相當於經典統計中的ρ(p，q，t)dpdq〕，微觀量L在一切可能的微觀狀態上的平均值就是
，
若使
，則
。
它就是量子統計中同微觀量L對應的宏觀物理量。
平衡態統計物理學主要考慮處於平衡狀態的系統，此時，系統的宏觀性質不隨時間改變，於是分佈函數不顯含時間。系綜的方法可用於由彼此存在相互作用的大數量粒子所組成的系統，按系統所處的不同宏觀條件，應當采用不同的系綜及其對應的不同形式的分佈函數。統計方法的特點是由微觀量求宏觀量，在求平均值時就必須知道系綜的分佈函數。平衡態統計物理學常用的有微正則系綜（見統計物理學）、正則系綜、巨正則系綜及其相應的分佈。