فیزیک نظری، شاخه‌ای از فیزیک است که با مدل‌سازی ریاضی و انتزاع، به بررسی و توصیف پدیده‌های طبیعی می‌پردازد و آن‌ها را پیش‌بینی و قانون‌مند می‌کند. فیزیک نظری دربرابر فیزیک تجربی است، که با ابزارهای تجربی و آزمایش، پدیده‌ها را بررسی می‌کند.
پیش‌بینی‌های فیزیک نظری، باید از راه فیزیک تجربی، آزمایش‌پذیر باشند، گرچه گاهی نتایج پیش‌بینی برخی نظریه‌ها، مانند نظریه اَبَرریسمان، در عمل، قابل تجربه و محک‌زدن با دستاوردهای فناوری امروزه نیست.
در فیزیک نظری، مسائلی هست که در گذر زمان، مهم‌تر شده‌اند؛ بیشتر آن‌ها، از جمله مبانی مکانیک کوانتومی و نظریه میدان‌های کوانتومی و مبانی نسبیَت خاص و عام، گاه فیزیک نظری را تا بحران پیش برده‌اند. پاره‌ای از این مسائل، چنیند:
