物理學是一門自然科學，專注於研究物質、能量、空間和時間，特別是它們各自的性質以及彼此之間的相互關係。物理學家通過觀察和分析大自然中基於物質和能量的各種現象來找出其中的模式。這些模式被稱為「物理理論」，經得起實驗檢驗的常用物理理論被稱為物理定律，直到有一天被證明是有錯誤為止(具可否證性)。
物理學是自然科學中最基礎的學科之一，因為物質和能量是所有科學研究必須涉及的基本要素。化學、生物學、考古學等科學學術領域的理論都是建構於這些物理定律。
物理學的疆界並不是固定不變的，物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域研究的基礎機制，有時還會開啟嶄新的跨領域研究。例如，由於電磁學的快速發展，電燈、馬達、家用電器等新產品紛紛湧現，人類社會的生活水準也得到大幅提升。由於核子物理學日趨成熟，核能(核分裂)發電已不再是藍圖構想，但其所引致的安全問題也使人們意識到地球環境、生態保育與人類的嬌弱渺小。物理學對於人類文明有極為顯著的貢獻。物理學是一門基礎科學，不是應用科學，但相關的研究理論與領域可運用於相關的應用科學。
雖然物理學的研究範圍十分廣泛，物理學者時常會使用到某些物理學的核心理論。這些理論皆已通過很多不同實驗的多次檢驗，並且對於自然現象的預測被認為足夠準確，例如，古典力學的理論能夠準確地描述物體的運動，但必須滿足兩個前提，一是物體尺寸超大於原子、二是物體運動速度超小於光速。至今，這些核心理論仍舊是很熱門的研究領域。例如，二十世紀後半期，即在牛頓(1642年–1727年)表述古典力學整整三個世紀之後，學者發現與創建了混沌理論，其揭示了力學系統的決定論可預測性是一個錯誤的觀念。
這些核心理論大致包括於古典力學、量子力學、熱力學、統計力學、電磁學、狹義相對論等等基礎物理學領域，是進階研究專門論題的重要工具。
