系のマクロな状態がマクロなエネルギー E だけで指定される場合を考える。
系がミクロな状態 ω にあるときのエネルギーが
により与えられるものとする。
系のマクロなエネルギーが E であるときに取り得る状態の部分集合を、エネルギー幅 δE を導入して

で定義する。
このときヘヴィサイドの階段関数を用いれば指示関数が

と書き換えられるので、状態数は

となる。ここで

は系のマクロなエネルギーが E 以下の状態の数である。
量子系においては状態が離散的であり、状態数も離散的な数となる。しかし、通常の統計力学においては非常に膨大な数の状態を扱い、状態数は連続的な関数であるとみなすことができる。
エネルギー幅が充分小さいとき、状態数は

と近似できる[1][2][3]。
微分係数

は状態密度と呼ばれる[1][2]。
マクロなエネルギー E の積分と、ミクロな状態 ω の和と入れ替え可能であるならば、状態密度はディラックのデルタ関数を用いて形式的に

と書くことができる。
状態密度を用いれば、状態数が


と書き換えられる。
矩形窓を用いれば

と書き換えられる。矩形窓に変えてガウス窓を用いて

としても、O(N1) のオーダーではエントロピーには影響しない[3]。