Inspiré par les travaux de ses contemporains Clausius et Maxwell sur la thermodynamique, le physicien autrichien Ludwig Boltzmann (1844-1906) a proposé à la fin du XIXe siècle un modèle mathématique de l'évolution des gaz à partir du mouvement des atomes en s'appuyant sur des considérations probabilistes. A l'époque, sa théorie fut très controversée car elle semblait mener à des paradoxes. Ce n'est qu'après sa mort que son point de vue fut remis à l'honneur grâce aux travaux de Planck et Einstein en électro-magnétisme.
L'équation de Boltzmann est aujourd'hui, un champ de recherches très actives. C'est un outil fondamental pour l'étude et la simulation des atmosphères raréfiées (par exemple pour la rentrée des véhicules spatiaux dans l'atmosphère).