在物理学中，费米气体（Fermi gas），又称为自由电子气体（free electron gas）、费米原子气体，是一个量子统计力学中的理想模型，指的是一群不相互作用的费米子。

费米气体是理想气体的量子力学版本。在金属内的电子、在半导体内的电子或在中子星里的中子，都可以被视为近似于费米气体。处于热力平衡的费米气体里，费米子的能量分布，是由它们的数目密度（number density）、温度、与尚存在能量量子态集合，依照费米-狄拉克统计的方程序而表征。泡利不兼容原理阐明，不允许两个或两个以上的费米子占用同一个量子态。因此，在绝对零度，费米气体的总能量大于费米子数量与单独粒子基态能量的乘积，并且，费米气体的压力，称为「简并压力」，不等于零。这与经典理想气体的现象有很明显的不同。简并压力使得中子星或白矮星能够抵抗万有引力的压缩，因而得到稳定平衡，不致向内爆塌。

A Fermi gas is an ensemble of a large number of fermions. Fermions, named after Enrico Fermi, are particles that obey Fermi–Dirac statistics. These statistics determine the energy distribution of fermions in a Fermi gas in thermal equilibrium, and is characterized by their number density, temperature, and the set of available energy states.