Fermi-Dirac-tilastot kvantimekaniikassa, yksi kahdesta mahdollisesta tavasta, jolla erottamattomien hiukkasten järjestelmä voidaan jakaa energiatilojen joukkoon: kutakin käytettävissä olevaa erillistä tilaa voi käyttää vain yksi hiukkanen. Tämä eksklusiivisuus vastaa atomien elektronien rakennetta, jossa elektronit pysyvät erillisissä tiloissa sen sijaan, että ne putoavat yhteiseen tilaan, ja joillekin sähkönjohtavuuden näkökohdille. Tämän tilastollisen käyttäytymisen teorian kehittivät (1926–27) fyysikot Enrico Fermi ja PAM Dirac, jotka tunnustivat, että identtisten ja erottamattomien hiukkasten kokoelma voidaan jakaa tällä tavalla erillisten (kvantisoitujen) tilojen joukkoon.
Päinvastoin kuin Bose-Einstein -tilastot, Fermi-Dirac-tilastot koskevat vain sellaisia hiukkasia, jotka noudattavat Pauli-poissulkemisperiaatteen mukaista rajoitusta. Tällaisilla hiukkasilla on puolilukumäärät spin-arvoja, ja niitä kutsutaan fermioneiksi niiden käyttäytymistä oikein kuvaavien tilastojen jälkeen. Fermi-Dirac-tilastot koskevat esimerkiksi elektronia, protoneja ja neutroneja.