Kłębek statystyczny w fizyce polimerów to rzeczywista struktura jaką tworzą pojedyncze cząsteczki polimerów w roztworze rzeczywistym lub w stanie gazowym.
Na skutek oddziaływań z rozpuszczalnikiem oraz ogólnej tendencji wszystkich układów termodynamicznych do osiągania maksymalnej entropii długie cząsteczki polimerów, podobne do giętkich nitek ugotowanego spaghetti, samorzutnie "zwijają się" w roztworze w rodzaj kłębka. Kłębek ten ma zwykle kształt zbliżony do sfery, wewnątrz której znajduje się zwinięty w kulkę łańcuch polimeru oraz zaokludowane w nim cząsteczki rozpuszczalnika.
Rozmiary kłębka statystycznego zależą od następujących czynników: masy cząsteczkowej tworzącego go polimeru - czym polimer dłuższy, tym tworzy większy kłębek struktury chemicznej polimeru - a dokładnie sztywności jego segmentów - czym polimer sztywniejszy tym większe rozmiary kłębka natury chemicznej rozpuszczalnika, która warunkuje rodzaj i energię oddziaływań międzycząsteczkowych między polimerem a cząsteczkami rozpuszczalnika parametrów termodynamicznych roztworu - stężenia, temperatury i ciśnienia