Với khí đủ loãng (mật độ thấp), thực nghiệm và lý thuyết động học phân tử đều cho cùng một quan hệ giữa ba biến vĩ mô: tích áp suất nhân thể tích bằng số mol nhân hằng số khí $R = 8{,}314\ \mathrm{J\,mol^{-1}K^{-1}}$ nhân nhiệt độ tuyệt đối. Đây là phương trình trạng thái — mọi định luật khí riêng lẻ (Boyle, Gay-Lussac, Charles) đều là trường hợp riêng của nó.