Bolcmano yra geriausiai žinoma dėl steigimo statistinė mechanika, mokslo šaka nepriklausomai išrado Amerikos matematinės fizikos Josiah Willard Gibbs. Jų darbas prijungtas savybes ir elgseną molekulių, atomų, arba elementariųjų dalelių su didelio masto savybių medžiagų, iš kurių jie yra statybiniai blokai. Bolcmano naudojamas tikimybę apibūdinti, kaip atominis savybės nustatyti materijos savybes.
Per savo karjerą, Bolcmano daug prisidėjo prie mechanikos, dinamikos ir elektromagnetizmo, kurie visi buvo metu išsivysčiusiose per savo studentų metų. Jis buvo vienas iš pirmųjų Europos mokslininkų pripažinti Škotijos fizikas James Clerk Maxwell mokslinių tyrimų svarbą elektromagnetizmo srityje. Teorija elektros ir magnetizmo, knygos remiantis Boltzmann'o paskaitų apie Maksvelo teorijos, kuris buvo paskelbtas 1897 m su iki Boltzmann įvadas, padėjo skleisti Maxwell darbą.
Boltzmann'o pirmą kartą paskelbtas popierius (1865) skatino paskaitą suteikta Josef Stefan dėl elektros teorija. Po trejų metų jis išleido knygą apie šiluminės pusiausvyros ir dujų, kurios abi cituojamų ir pratęsė Maxwell darbą šia tema. 1871 jis gavo ieškinį dėl atomų dėl susidūrimo pasiskirstymo lygtį. Pagal šią lygtį, kuri tapo žinoma kaip Maksvelo-Boltzmann paskirstymo, vidutinis energijos kiekis, reikalingas atominės Pasiūlymas visomis kryptimis yra vienodos. 1884 Bolcmano išplėtė savo mentoriaus darbą, parodant, kaip empirinis įstatymas juodo kūno spinduliuotės Stefan suformuluota 1879 gali būti kilęs iš termodinamikos principus. Pagal Stefan-Boltzmann teisę, bendras spinduliuotės iš juodo kūno energija yra proporcingas ketvirtą galios jo absoliutaus temperatūroje. Įstatymas iliustruoja tai, kad mėlyna žvaigždutė, kad tai yra tokio pat dydžio kaip raudona žvaigždute yra labai daug šviesesnis. Per 1890-ųjų, Bolcmano gauta antrąjį termodinamikos dėsnis iš mechanikos principais. Jis teigė, kad entropija didėja beveik visada, o ne visada.
Daugelis mokslininkų atmetė Boltmann idėjas. Esant 1895 mokslo susitikime Voki
