Fermi-Dirac-statistik, i kvantemekanikken, en af to mulige måder, hvorpå et system af partikler, der ikke kan skelnes fra hinanden, kan fordeles mellem et sæt af energitilstande: hver af de tilgængelige diskrete tilstande kan kun være besat af én partikel. Denne eksklusivitet forklarer atomernes elektronstruktur, hvor elektronerne forbliver i separate tilstande i stedet for at kollapse i en fælles tilstand, og nogle aspekter af den elektriske ledningsevne. Teorien om denne statistiske adfærd blev udviklet (1926-27) af fysikerne Enrico Fermi og P.A.M. Dirac, som erkendte, at en samling af identiske og ikke adskilte partikler kan fordeles på denne måde på en række diskrete (kvantiserede) tilstande.
I modsætning til Bose-Einstein-statistikken gælder Fermi-Dirac-statistikken kun for de typer partikler, der adlyder den begrænsning, der er kendt som Pauli-eksklusionsprincippet. Sådanne partikler har halvt heltalsværdier af spin og kaldes fermioner, efter den statistik, der korrekt beskriver deres adfærd. Fermi-Dirac-statistik gælder f.eks. for elektroner, protoner og neutroner.