熱力學系統的粒子數（或粒子數）通常用字母 N 表示，是該系統中組成粒子的數量。 粒子數是熱力學中與化學勢共軛的基本參數。 與大多數物理量不同，粒子數是無量綱量。 它是一個廣泛的參數，因為它與所考慮系統的大小成正比，因此僅對封閉系統有意義。

組成粒子是在過程中涉及的能量 k·T 尺度下不能被分解成更小碎片的粒子（其中 k 是玻爾茲曼常數，T 是溫度）。 例如，對于由包含水蒸氣的活塞組成的熱力學系統，粒子數是系統中水分子的數量。 因此，構成粒子的意義以及粒子數的意義是依賴于溫度的。

粒子數的概念在理論考慮中起著主要作用。 在需要確定給定熱力學系統的實際粒子數的情況下，主要是在化學中，實際上不可能通過計算粒子數直接測量它。 如果材料是均質的并且具有以摩爾表示的已知數量的物質 n，則粒子數 N 可以通過以下關系找到： N = n N A {\displaystyle N=nN_{A}} ，其中 NA 是阿伏加德羅常數 .

相關的密集系統參數由粒子數密度給出，通過將系統的粒子數除以其體積獲得。 該參數通常用小寫字母 n 表示。

在量子力學過程中，可能無法保留粒子總數。 因此，這個概念被推廣到粒子數算子，即計算組成粒子數的可觀察量。 在量子場論中，粒子數算符（參見福克態）與經典波的相位（參見相干態）共軛。

空氣質量標準中使用的一種空氣污染衡量標準是大氣中顆粒物的濃度。 該測量值通常以 μg/m3（微克每立方米）表示。 在現行的歐盟汽車、貨車和卡車排放標準以及即將出臺的非道路移動機械的歐盟排放標準中，定義了顆粒物數量測量和限值，通常稱為 PN，單位為 [#/km] 或 [# /千瓦時]。 在這種情況下，PN 表示每單位距離（或功）的粒子數量。