气体动理论以前叫分子运动论，是从物质的微观结构出发阐述气体热现象规律的经典微观统计理论。

1678年，英国的胡克提出气体压强是大量气体分子与器壁碰撞的结果。1738年，瑞士的丹尼尔·伯努利（伯努利家族有多位科学家，丹尼尔就是对流体力学贡献突出的那位伯努利）基于胡克的观点导出了压强公式，并解释了玻意耳定律。1744年，俄国的罗蒙诺索夫（创办俄国第一所大学——莫斯科大学，被誉为“科学界的彼得大帝”）提出热是分子运动的表现。这些是气体动理论萌芽时期的代表思想。

19世纪中叶气体动理论有了重大发展，该领域的杰出代表包括克劳修斯（德）、麦克斯韦（英）、玻尔兹曼（奥地利）等。1858年，克劳修斯提出气体分子平均自由程的概念并导出相关公式。1860年，麦克斯韦指出，气体分子的频繁碰撞并不会使它们的速度趋于一致，而是达到稳定的分布，并导出了平衡态下气体分子的速率分布和速度分布。后来，他又建立了输运过程的数学理论。1868年，玻尔兹曼在麦克斯韦分布中引入重力场，此后他又引入非平衡态的分布函数，进而揭示了熵的统计意义。玻尔兹曼还完善了输运过程的数学理论。此后，荷兰的洛伦兹把输运过程的数学理论应用于描述金属中的电子运动。