Określił związek między
termodynamiką
a
mechaniką statystyczną
. Wyprowadził równanie transportu, znane jako
równanie Boltzmanna
. Za pomocą założenia o chaosie molekularnym, tj. braku
korelacji
między prędkościami zderzających się cząstek gazu (tzw. Stosszahlansatz), otrzymał z tego równanie, tzw. twierdzenie H (czytaj: twierdzenie eta), dotyczące wzrostu
entropii
. Podał interpretację statystyczną
II zasady termodynamiki
.