物理理論通常以數學形式表達。經過大量嚴謹實驗驗證的物理定律，稱為物理定律。
物理學是研究物質運動最壹般規律和物質基本結構的學科。物理學作為自然科學的主導學科，研究從宇宙到基本粒子的所有物質最基本的運動形式和規律，因此成為其他自然科學學科的研究基礎。其理論結構完全以數學為工作語言，以實驗為檢驗理論正確性的唯壹標準。它是當今最精確的自然科學學科。
物理學研究的領域可以分為以下四個方面:
1.凝聚態物理-研究物質的宏觀性質。這些階段包含大量的組件，團隊成員之間的交互非常強。最熟悉的凝聚相是固體和液體，它們是由原子之間的鍵和電磁力形成的。更多的凝聚態物質相包括超流和玻色-愛因斯坦凝聚態物質(在壹些溫度非常低的原子系統中發現)；某些材料中導電電子的超導相:原子晶格中的鐵磁和反鐵磁相。凝聚態物理壹直是最大的研究領域。從歷史上看，它源於固體物理學。1967最早由菲利普·安德森提出，並采用了這壹名稱。
2.原子、分子和光學物理-在原子大小或幾個原子結構的範圍內研究物質-物質和光-物質的相互作用。這三個領域密切相關。因為他們使用相似的方法和相關的能量等級。它們都包括經典和量子處理方法；從微觀角度處理問題。原子物理學研究的是原子的外殼，重點是原子和離子的量子控制；冷卻和捕集；低溫碰撞動力學:準確測量基本常數；結構動力學中的電子集體效應。原子物理學受原子核的影響。但核分裂、核合成等核現象屬於高能物理。分子物理學關註多原子結構及其與物質和光的相互作用。這裏的光學物理只研究光的基本特性和光與物質在微觀領域的相互作用。
3.高能/粒子物理——粒子物理研究物質和能量的基本成分及其相互作用；也被稱為高能物理學。因為很多基本粒子在自然界是不存在的，只有在高能的粒子加速器中與其他粒子碰撞時才會出現。根據基本粒子的相互作用標準模型，已知物質(誇克和輕粒子)的基本粒子模型有12個。它們通過強、弱、電磁基本力相互作用。標準模型也預言了希格斯玻色子的存在。正在找。
4.天體物理學-天體物理學和天文學是用於研究恒星的結構和演化、太陽系的起源以及宇宙的相關問題的物理理論和方法。因為天體物理學的範圍很廣。它運用了許多物理學原理。包括力學、電磁學、統計力學、熱力學和量子力學。1931年，卡爾發現了天體發出的無線電信號。開始了射電天文學。太空探索拓展了天文學的領域。地球大氣層的幹擾使得觀測空間需要紅外、超紫外、伽馬射線和x射線。物理宇宙學在大尺度上研究宇宙的形成和演化。愛因斯坦的相對論在現代宇宙理論中起著核心作用。20世紀初，哈勃發現宇宙正在膨脹，推動了宇宙穩態理論與大爆炸的討論。1964年宇宙微波背景的發現證明大爆炸理論可能是正確的。大爆炸模型基於兩個理論框架:愛因斯坦的廣義相對論和宇宙學原理。宇宙學建立了ACDM宇宙演化模型；包括宇宙膨脹，黑能量，黑物質。從費米伽馬射線望遠鏡的新數據和現有宇宙模型的改進中，可以期待許多可能性和發現。尤其是未來幾年，可能會有很多關於暗物質的發現。