组成系综的系统与一温度为T、化学势为μ的很大的热源、粒子源相接触，此时系统不仅同热源有能量交换，而且可以同粒子源有粒子的交换，最后达到平衡，这种系综称巨正则系综。也可以这样设想：取M（M是一很大的数）个体积为V的相同的系统构成系综,其中任意一个系统均可作为所研究的系统, 其余M-1个系统起着恒温槽和粒子源的作用，系统间既有能量交换，又有粒子交流，并共同处于平衡，但各个系统在空间的位置不同，因而它们是可以分辨的。

巨正则系综的分布公式为：

可见，以单原子理想气体为例，结果说明能量和粒子数的相对涨落都同粒子数的平均值成反比。对于宏观系统，嚺≈10，故这种相对涨落是完全可以忽略的。