早期，对于合併量子力学与狭义相对论的试图，涉及到使用协变方程式，例如，克莱因-戈尔登方程或狄拉克方程式，来取代薛定谔方程。这些方程虽然能够很成功地描述许多量子现象，但它们目有某些不满意的问题，它们无法描述在相对论性状况下，粒子的生成和湮灭。完整的相对论性量子理论需要量子场论的关键发展。量子场论能够将场量子化（而不是一组固定数量的粒子）。第一个量子场论是量子电动力学，它可以精确地描写电磁相互作用。量子电动力学其对于某些原子性质的理论预测，已被证实准确至10分之一。对于描述电磁系统，时常不需要使用到量子场