Mentre le leggi dei gas riassumono le relazioni fra le diverse proprietà dei gas ideali, la teoria molecolare cinetica spiega perché i gas seguono queste leggi. La teoria si basa su alcuni presupposti o postulati. La prima ipotesi è che le particelle di gas siano di dimensioni trascurabili.

Un gas è per lo più uno spazio vuoto composto da piccole particelle che sono separate a distanze ben maggiori delle loro stesse dimensioni. Il loro volume combinato è trascurabile rispetto al volume totale in cui è contenuto il gas. Contrariamente ai solidi e ai liquidi, che sono incomprimibili a causa della loro stretta distanza tra le particelle, i gas sono altamente comprimibili.

Le particelle di gas sono in uno stato di movimento costante lungo linee rette in direzioni casuali. I loro percorsi cambiano solo quando entrano in collisione con altre particelle o con le pareti del loro contenitore. La seconda ipotesi è che le particelle di gas abbiano collisioni perfettamente elastiche.

Queste si scontrano e rimbalzano l'una dall'altra senza attaccarsi. Questo può essere paragonato alla collisione tra le palle da biliardo durante una partita. Quando le particelle di gas entrano in collisione, scambiano energia fra loro, ma non vi è alcuna perdita netta di energia.

In altre parole, l'energia totale del sistema rimane costante. Le particelle di gas sono in continuo movimento;quindi, possiedono energia cinetica. Pertanto, la terza ipotesi afferma che l'energia cinetica media di un gas è proporzionale alla sua temperatura assoluta in Kelvin.

Questo significa che l'energia cinetica aumenta con la temperatura e, di conseguenza, le particelle si muovono più velocemente. A temperature più elevate, la loro velocità aumenta. Al contrario, al diminuire della temperatura, diminuisce anche l'energia cinetica delle particelle, che si muovono più lentamente.

A una data temperatura, tutti i gas, a prescindere dalla loro massa molecolare, hanno la stessa energia cinetica media. L'energia cinetica è uguale alla massa moltiplicata per la velocità al quadrato. Pertanto, affinché gas diversi abbiano la stessa energia cinetica media, le loro particelle di gas devono viaggiare a velocità medie diverse.

Pertanto, i gas più pesanti hanno velocità medie inferiori, mentre i gas più leggeri hanno velocità medie più elevate. Per esempio, l'elio e il neon, alla stessa temperatura, hanno la stessa energia cinetica media. Tuttavia, a causa della differenza nelle loro masse, gli atomi di neon si muovono molto più lentamente degli atomi di elio.