Paul Ehrenfest, (født 18. januar 1880, Wien, Østrig - døde 25. september 1933, Amsterdam, Neth.), Østrigsk teoretisk fysiker, der hjalp med at afklare grundlaget for kvanteteori og statistisk mekanik.
Ehrenfest studerede sammen med Ludwig Boltzmann ved universitetet i Wien, hvor han modtog sin doktorgrad i 1904. Ehrenfest og hans kone, den russiske matematiker Tatiana A. Afanassjewa, gav afkald på deres religioner (henholdsvis jødedom og kristendom), fordi sådanne interkonfessionelle ægteskaber ikke var tilladt i Austro -Ungarn. Efter at have alvorligt kompliceret deres chancer for at finde regelmæssige akademiske stillinger, flyttede parret til Skt. Petersborg, Rusland, hvor de tilsluttede sig midlertidige undervisningsindkomster mellem 1907 og 1912, før Paul Ehrenfest fik en ansættelse som professor i teoretisk fysik ved Leiden Universitet i Holland.
Under den embryonale fase af kvanteteorien præciserede Ehrenfest, at Max Plancks formel for sortkropsstråling nødvendigvis indebærer et grundlæggende postulat af diskontinuerlig energi - eksistensen af diskrete kvanteenerginiveauer - som klassisk fysik viste sig ude af stand til at forklare. I 1911 påpegede Ehrenfest også, at Albert Einsteins lyskvanta adskiller sig fra klassiske partikler ved at være statistisk uskilelig, og han konstruerede eksplicit denne statistik - nu kendt som Bose-Einstein-statistik - i et papir fra 1915 med den hollandske fysiker Heike Kamerlingh Onnes. I stedet for corpuskulær kvanta foretrækkede Ehrenfest at arbejde med en model af kvantiserede bølger, som han først foreslog i 1906, og som senere blev essentiel i kvantefeltteorien. Ehrenfests adiabatiske princip fra 1913 gjorde det muligt for fysikere at kvantificere nye varianter af systemer, forbundet med adiabatiske processer. Ehrenfest blev anset for sin store evne til at undervise og fremme nyt forskertalent og opmuntrede sine studerende Samuel Abraham Goudsmit og George Eugene Uhlenbeck til at foreslå begrebet elektronspind i 1925.
I 1911 offentliggjorde Paul og Tatiana Ehrenfest en indflydelsesrig kritisk gennemgang af området statistisk mekanik og dets konceptuelle fundamenter, især henvendelse til efterfølgende forskeres opmærksomhed på det afgørende problem med den ergodiske hypotese (antagelsen om, at alle "mikrostater" på samme energi niveauet er lige sandsynligt).
