Teoretická fyzika se snaží racionálně, často pomocí matematických vztahů, vysvětlit fyzikální jevy pozorované v přírodě. Za tím účelem hledá obecně platné zákony, kterými se tyto jevy řídí, a vytváří nové nebo upravuje a zobecňuje stávající fyzikální teorie tak, aby obsahovaly co nejméně předpokladů a volných parametrů, kterými jsou např. základní fyzikální konstanty jako rychlost světla či hmotnosti a další vlastnosti elementárních částic. Na základě těchto teorií a znalosti počátečních podmínek fyzikálního systému, s využitím vhodných matematických metod a dnes i obsáhlých počítačových simulací, pak kvantitativně popisuje nejen známé jevy, ale snaží se i předpovídat jevy nové, jejichž experimentální potvrzení je nezbytné k tomu, aby mohla být teorie obecně přijata za správnou.
Teoretickou fyziku nelze oddělit od experimentální fyziky, neboť úplné porozumění přírody je možné pouze z jejich vzájemného souladu. Teorie, jejíž předpovědi nesouhlasí s výsledky pečlivě provedených experimentů, nemůže být správným popisem přírody a musí být buď upravena, nebo nahrazena jinou, obecnější teorií. Na druhou stranu interpretace a mnohdy i návrhy nových experimentů by nebyly možné bez dobré znalosti stávajících fyzikálních teorií. Jak se teoretická a experimentální fyzika navzájem ovlivňují a doplňují, dokládá např. historie vzniku dvou moderních fyzikálních teorií na začátku 20. století. Zrod kvantové mechaniky byl zcela jistě podnícen novými objevy v atomové fyzice a optice, které klasická fyzika nebyla schopna vysvětlit. Oproti tomu teorie relativity byla především výsledkem Einsteinových teoretických úvah a jeho myšlenkových experimentů a teprve později byly mnohé překvapivé předpovědi této teorie experimentálně potvrzeny.
Rozvoj teoretické fyziky též úzce souvisí s rozvojem matematiky. Mnohé nové fyzikální teorie potřebují nové matematické nástroje, které se zpočátku zdály být čistou matematickou abstrakcí (příkladem může být Riemannova geometrie, která našla uplatnění v obecné teorii relativity či teorie grup používaná v celé řadě fyzikálních oborů). Na druhou stranu rozvoj mnohých matematických oborů byl často dán jejich potřebou v teoretické fyzice (např. diferenciální a integrální počet či teorie lineárních operátorů na Hilbertových prostorech).
Pár citátů k zamyšlení
Dejte mi pevný bod a já pohnu Zemí.
Archimedes
Není-li to pravda, je to velmi dobře vymyšleno.

Giordano Bruno
Věda je nejlepší způsob, jak z člověka udělat hrdinu.
Giordano Bruno
Kdo se snaží poučit, musí umět především pochybovat, neboť pochybnosti ducha vedou k zjevení pravdy.
Aristoteles
Dýcháme atomy. Jíme atomy. Jsme atomy!
David Tomíček
Terminologie elementárních částic
Označení elementární částice má specifické problémy. Přívlastek elementární znamená doslova základní. Běžně se s tím spojují další vlastnosti - dále nedělitelný, bez vnitřní struk
tury. Ovšem s vývojem poznání se několikrát ukázalo, že částice považované za základní mají
vnitřní strukturu a skládají se z částic ještě základnějších. Hadrony (např. proton nebo neutron) byly dlouho považované za nedělitelné, ale standardní model ukazuje, že se skládají z kvarků. Při doslovném výkladu tedy to, které částice jsou elementární, závisí na aktuálním stavu poznání.
Takové označení je ale v praxi krajně nevhodné, a tak se s označením elementární částice drží nejen současný obsah (základní částice standardního modelu), ale i poněkud historický obsah, odpovídající významu elementární před přijetím teorie kvarků. Takové použití elementární částice je potřeba chápat jen jako označení, nikoli jako tvrzení autora, že tyto částice jsou bez vnitřní struktury. (Podobně se užívá název atom, což doslova znamená nedělitelný.)
Někteří autoři dále pod pojem elementární částice zahrnují i více či méně spekulativní „budoucí“ obsah. To se týká zmíněného Higgsova bosonu (který ovšem teoreticky může existovat v různých „odrůdách“), gravitonu a někdy i superpartnerů.