Boltzmann là một nhà vật lý cổ điển, nhưng ông đã có ảnh hưởng lớn đến các lĩnh vực vật lý hiện đại gồm cơ học thống kê và nhiệt động lực học thống kê. Các phương trình Boltzmann là những ý tưởng trọng yếu cho nhiệt động lực học không cân bằng và các quá trình thuận nghịch. Boltzmann cũng có công lớn trong việc xây dựng và bảo vệ định luật hai của nhiệt động lực học, phát triển định nghĩa entropy từ quan điểm thống kê thuần túy và đánh đổ quan điểm chết nhiệt vũ trụ.

Phương trình entropy, được khắc trên bia mộ, là thành tựu khoa học vĩ đại của Boltzmann:

Phương trình entropy: S = k log ⁡ W {\displaystyle S=k\,\log W}