وهي الفيزياء التي تدرس سلوك المادة والضوء في المستوى الذري والدون ذري وتحاول تفسير سلوك الذرة ومكوّناتها الأساسية (مثل البروتونات، والنيوترونات، والإلكترونات) ومكونات مكوناتها الأساسية (مثل الكواركات (بالإنجليزية: Quarks)) مجتمعة أو كلٌ على حدة.
ان فيزياء الكم او ميكانيكا الكم هي مجموعة نظريات فيزيائية حديثة نسبياً جاءت لتفسر بعض التناقضات التي واجهتها الفيزياء التقليدية, وتستند فيزياء الكم الى مجموعة مبادئ اهمها ان الطاقة والضوء عبارة عن حزم منفصلة, وان الألكترونات تتميز بالخاصية الموجية والمادية, كما اشارت بعدم امكانية معرفة موقع الألكترون وسرعته في وقت واحد وهو ما يعرف بمبدأ عدم التحديد, يذكر ان فيزياء الكم استطاعت تفسير الظاهرة الكهروضوئية واشعاع الجسم الأسود وغيرها من الظواهر التي عجزت الفيزياء التقليدية عن تفسيرها.