人类早在公元前5世纪就开始思考物质的结构问题。古希腊时期著名的朴素唯物主义哲学家德谟克利特就提出，物质是由不可分的原子构成的。这种思想在数个世纪都深刻的影响着人们的世界观。 17世纪科学革命以来，自然科学得到了突飞猛进的进步，特别是热力学的突破性发展，使人们重新思考物质的结构问题。伽桑迪、罗伯特·胡克、伯努利等科学家的研究表明，物质的液体、固体、气体三种状态的转变是因为分子之间作用的结果，特别是气体的压力源于气体分子与器壁碰撞，从而导出了玻意耳-马略特定律。

1744年罗蒙诺索夫第一次明确提出热现象是分子无规则运动的表现，并把机械能守恒定律应用到了分子运动的热现象中。

19世纪中叶建立的能量守恒定律为分子运动论提供了坚实的理论依据。经克劳修斯、麦克斯韦和玻尔兹曼等科学家的不懈努力，气体的实验定律，分子速度的分布规律，分子运动规律的定量方程被一一得出。至此分子运动论在经典物理学的范畴内已基本功德圆满。

分子运动论（又称气体动理论或分子动理论）是描述气体为大量做永不停息的随机运动的粒子（原子或分子，物理学上一般不加区分，都称作分子）。快速运动的分子不断地碰撞其他分子或容器的壁。分子动理论就是通过分子组分和运动来解释气体的宏观性质，如压强、温度、体积等。分子动理论认为，压强不是如牛顿猜想的那样，来自分子之间的静态排斥，而是来自以不同速度做布朗运动的分子之间的碰撞。>

分子太小而不能直接看到。显微镜下花粉或尘埃粒子做的无规则运动——布朗运动，便是分子碰撞的直接结果。这可以作为分子存在的证据。

理想气体动理论建立在如下假设之上：

(1) 气体由大量小粒子组成，这些小粒子称之为分子。分子之间的距离远远大于自身的大小。

(2) 所有分子都具有相同的质量。

(3) 分子数量巨大，可以进行统计处理。

(4) 分子做着不息的快速的随机运动。

(5) 分子不断彼此碰撞，或与容器器壁进行碰撞，这些碰撞都是弹性碰撞。

(6) 除碰撞之外，分子之间的相互作用可以忽略。

(7) 气体分子平均平动动能只依赖于系统温度。

(8) 分子与容器器壁的碰撞时间远远小于两次碰撞间隔时间。

(9) 分子具有质量，会受到万有引力的影响。

分子动理学的现代理论建立在波尔兹曼方程的基础之上，对以上假设有所放宽，并将分子体积考虑进去，因此可以精确描述稠密气体。分子动理学的现代理论仍然要考虑的假设有，分子混沌性假设，忽略量子效应。如果气体比较稠密，本体性质只有小的梯度，可以应用维里展开的方法研究，这方面的理论参见查普曼和恩斯克格的专著。对于稀薄气体，本体性质的梯度与分子的平均自由程相比较，这种情况叫克努森区，可以对克努森数展开来研究。

分子运动论使人类正确认识到了物质的结构组成和运动的一般规律，成功解释了诸如布朗运动等现象，并成为物理学中其他理论，甚至很多其他学科的理论基础。