পদার্থবিজ্ঞানের অধ্যয়ন এবং অনুশীলনের ভিত্তি হলো প্রাচীন যুগ থেকে শুরু করে বর্তমানের আবিষ্কারের ধারা। আজকের ব্যবহূত বহু গাণিতিক এবং ভৌত ধারণা প্রাচীন সভ্যতায় খুঁজে পাওয়া যায়। ব্যাবিলীয় জ্যোতির্বিদ, প্রাচীন মিশরীয় প্রকৌশলী, ফিনিশিয়ান দার্শনিক থেলিস, মিশরীয় গণিতবিদ ইউক্লিড এবং গ্রীক বিজ্ঞানী আর্কিমিডিস ও অ্যারিস্টার্কাসের মাধ্যমেই বর্তমান পদার্থবিজ্ঞানের ভিত্তি স্থাপিত হয়েছে। প্রাচীন এশীয় সংস্কৃতি যেমন ভারত ও চীন এবং বিশেষত ইসলামী মধ্যযুগেও পদার্থবিজ্ঞানের উত্থান ঘটেছিল। একাদশ শতাব্দীতে হাসান ইবনে আল-হাইসামসহ অন্যান্য বিজ্ঞানীদের মাধ্যমে পরীক্ষার উপর জোর দিয়ে বৈজ্ঞানিক পদ্ধতির বিকাশ ঘটেছিল। ১৬০০ এর দশকে গ্যালিলিও গ্যালিলেই ও ইয়োহানেস কেপলারের মাধ্যমে ইউরোপে বৈজ্ঞানিক বিপ্লবের সময় আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা হয়। নিউটনের গতিসূত্র এবং নিউটনের মহাকর্ষ সূত্র ১৭ শতাব্দীতে প্রণীত হয়েছিল। ফ্যারাডের পরীক্ষামূলক আবিষ্কার এবং ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণ উনিশ শতকে বিকশিত হয়। ২০ শতকে পদার্থবিদ কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞানের বিকাশে অবদান রেখেছিলেন। একবিংশ শতাব্দীর শুরুর দিকে ভৌত বিশ্বতত্ত্ব সম্পর্কে জ্ঞানের বিস্তার ঘটে।