Fermi-Dirac-statistik, i kvantemekanik, en af to mulige måder, hvorpå et system med uskilte partikler kan fordeles mellem et sæt energitilstander: hver af de tilgængelige diskrete tilstande kan besættes af kun en partikel. Denne eksklusivitet tegner sig for atomenes elektronstruktur, hvor elektroner forbliver i separate tilstande snarere end at kollapse i en fælles tilstand, og for nogle aspekter af elektrisk ledningsevne. Teorien om denne statistiske opførsel blev udviklet (1926–27) af fysikerne Enrico Fermi og PAM Dirac, som erkendte, at en samling af identiske og uskilte partikler kan fordeles på denne måde blandt en række diskrete (kvantiserede) tilstande.
I modsætning til Bose-Einstein-statistikken, gælder Fermi-Dirac-statistikken kun for de typer partikler, der overholder begrænsningen kendt som Pauli-udelukkelsesprincippet. Sådanne partikler har halvtalsværdier af spin og benævnes fermioner efter statistikken, der korrekt beskriver deres opførsel. Fermi-Dirac-statistikker gælder for eksempel elektroner, protoner og neutroner.
