Fermi-Dirac-statisztika, a kvantummechanikában a megkülönböztethetetlen részecskék rendszerének az energiaállapotok halmaza közötti eloszlásának két lehetséges módja közül az egyik: a rendelkezésre álló diszkrét állapotok mindegyikét csak egy részecske foglalhatja el. Ez a kizárólagosság magyarázza az atomok elektronszerkezetét, amelyben az elektronok különálló állapotokban maradnak ahelyett, hogy egy közös állapotba omlanának össze, valamint az elektromos vezetőképesség egyes aspektusait. Ennek a statisztikai viselkedésnek az elméletét Enrico Fermi és P. A. M. Dirac fizikusok dolgozták ki (1926-27), akik felismerték, hogy azonos és megkülönböztethetetlen részecskék gyűjteménye ilyen módon osztható meg diszkrét (kvantált) állapotok sorozata között.
A Bose-Einstein-statisztikával ellentétben a Fermi-Dirac-statisztika csak azokra a részecsketípusokra vonatkozik, amelyek engedelmeskednek a Pauli-kizárási elvként ismert korlátozásnak. Az ilyen részecskék spinje fél egész értékű, és a viselkedésüket helyesen leíró statisztika után fermionoknak nevezzük őket. A Fermi-Dirac-statisztika például az elektronokra, a protonokra és a neutronokra vonatkozik.