Statystyka Fermi-Diraca, w mechanice kwantowej, jest jednym z dwóch możliwych sposobów, w jaki układ nierozróżnialnych cząstek może być rozłożony na zbiór stanów energetycznych: każdy z dostępnych stanów dyskretnych może być zajęty tylko przez jedną cząsteczkę. Ta wyłączność uwzględnia strukturę elektronową atomów, w której elektrony pozostają w osobnych stanach zamiast zapadać się we wspólny stan, a także w niektóre aspekty przewodnictwa elektrycznego. Teorię tego statystycznego zachowania opracowali (1926–27) fizycy Enrico Fermi i PAM Dirac, którzy uznali, że zbiór identycznych i nierozróżnialnych cząstek można w ten sposób rozdzielić na szereg stanów dyskretnych (skwantowanych).
W przeciwieństwie do statystyki Bosego-Einsteina, statystyki Fermiego-Diraca dotyczą tylko tych rodzajów cząstek, które są zgodne z ograniczeniem znanym jako zasada wykluczenia Pauliego. Cząstki takie mają spinu o wartościach całkowitych i są nazywane fermionami, po statystykach, które poprawnie opisują ich zachowanie. Statystyka Fermi-Diraca dotyczy na przykład elektronów, protonów i neutronów.
