მოლეკულური ფიზიკა და თერმოდინამიკა, მათი მიდგომის მიხედვით, ძირითადად ორი სხვადასხვა მაგრამ ერთმანეთთან მჭიდროდ დაკავშირებული მეცნიერებაა. ისინი ორივე ერთიდაიგივეს, ფიზიკური სისტემების მაკრისკოპულ თვისებებს შეისწავლის, მაგრამ სრულიად განსხვავებული მეთოდებით.
მოლეკულარული ფიზიკის ანუ მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის საფუძველში ნივთიერების აგებულების შესახებ გარკვეული წარმოდგენა დევს. ნაწილაკების უამრავი რიცხვისგან შემდგარი მაკროსკოპული სისტემის ყოფაქცევის დასადგენად მოლეკულურ ფიზიკაში გამოიყენება ნივთიერების სხვადასხვა მოდელები, მაგალითად, იდეალური აირის მოდელი.
მოლეკულური ფიზიკა სტატისტიკურ თეორიას წარმოადგენს, ე.ი. თეორიას, რომელიც უამრავი რიცხვისაგან შედგენილ სისტემის ყოფაქცევას განიხილავს ალბათური მოდელების საფუძველზე. იგი ცდილობს სტატისტიკური მიდგომით დაადგინოს კავშირი ექსპერიმენტულად გაზომილ მაკროსკოპულ სიდიდეებსა (წნევა, მოცულობა ტემპერატურა და სხვა) და სისტემის შემადგენელი ნაწილაკების მიკროსკოპულ მახასიათებლებს (მასა. იმპულსი, ენერგია და სხვა) შორის.
მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიისგან განსხვავებით, თერმოდინამიკა მაკროსკოპოლი სისტემის თვისებების შესწავლისას არ ეყრდნობა ნივთიერების მოლეკულური სტრუქტურის შესახებ რაიმე წარმოდგენას. თერმოდინამიკა ფენომენოლოგიურ მეცნიერებას წარმოადგენს. იგი ნივთიერების თვისებების შესახებ დასკვნებს ცდით დადგენილი კანონების საფუძველზე აკეთებს, მაგალითად როგორიცაა ენერგიის შენახვის კანონი. თერმოდინამიკა ოპერირებს მხოლოდ მაკროსკუპული სიდიდეებით (წნევა, მოცულობა ტემპერატურა და სხვა), რომლებიც შემოტანილია ფიზიკური ექსპერიმენტის საფუძველზე.
ორივე მიდგომა - თერმოდინამიკური და სტატისტიკური - კი არ ეწინააღმდეგება, არამედ ავსებს ერთმანეთს. თერმოდინამიკის და მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის მხოლოდ ერთდროული განხილვა იძლევა რაც შეიძლება სრულ წარმოდგენას ნაწილაკების უამრავი რიცხვისაგან შედგენილი მაკროსკოპული სისტემის თვისებების შესახებ.