Terwyl fisika hom bemoei met 'n uiters groot verskeidenheid stelsels, is daar sekere teorieë wat van toepassing is op fisika in sy geheel en nie beperk is tot 'n enkele veld nie. Elkeen van die teorieë word basies as korrek aanvaar met 'n sekere terein waarvoor dit geldig is. Die teorie van klassieke meganika beskryf byvoorbeeld die beweging van voorwerpe akkuraat op voorwaarde dat hulle baie groter as atome is en teen 'n snelheid baie laer as die ligsnelheid beweeg. Hierdie teorieë bly steeds velde waarop aktiewe navorsing gedoen word; 'n merkwaardige aspek van klassieke meganika bekend as chaos is byvoorbeeld in die 20ste eeu ontdek, drie eeue ná Isaac Newton dit geformuleer het. Min fisici verwag egter dat enige van die teorieë fundamenteel misleidend bewys gaan word en daarom word hulle as basis gebruik vir navorsing in meer gespesialiseerde onderwerpe en word dit algemeen van enige huidige fisikastudent ongeag sy spesialisgebied verwag om goed vertroud te wees met al die teorieë.
Die gedrag van elektrisiteit en magnetisme is deur Faraday, Ohm, Ampère en ander bestudeer. In 1855 het Maxwell die twee verskynsels verenig in 'n enkele teorie van elektromagnetisme soos beskryf deur Maxwell se vergelykings. 'n Voorspelling van die teorie was dat lig 'n elektromagnetiese golf is.
In 1897 het Thomson die elektron, die elementêre deeltjie wat elektriese stroom in stroombane dra, ontdek. In 1904 het hy die eerste model van die atoom voorgestel.
In 1905 het Albert Einstein die teorie van spesiale relatiwiteit geformuleer wat ruimte en tyd tot 'n enkele entiteit, ruimtetyd, saamgesnoer het. Relatiwiteit skryf 'n ander omskakeling tussen verwysingsraamwerke voor as die klassieke meganika; dit het die ontwikkelling van relatiwistiese meganika as vervanging vir klassieke meganika genoodsaak.
In 1925 het Heisenberg en Schrödinger in 1926 Dirac kwantummeganika geformuleer wat die voorafgaande kwantumteorieë verduidelik het. In kwantummeganika is die resultaat van fisiese metings inherent waarskynlikheidsgebonde; die teorie beskryf die berekening van hierdie waarskynlikhede. Dit beskryf ook die gedrag van materie vir klein afstandskale.
Die kwantumveldteorie het die raamwerk daargestel vir moderne deeltjiefisika, waarin die basiese natuurkragte en elementêre deeltjies bestudeer word. In 1954 het Yang en Mills 'n klas yktoerieë ontwikkel wat die raamwerk vir die Standaardmodel daargestel het. Die Standaardmodel, wat in 1970 voltooi is, beskryf amper al die elementêre deeltjies wat nog waargeneem is suksesvol. Op 14 Maart 2013 is die bestaan van die Higgsboson tentatief deur die Europese Organisasie vir Kernnavorsing (CERN) bevestig nadat dit waarskynlik die vorige jaar ontdek is.
In deeltjiefisika is die eerste bewysstukke gevind dat daar verskynsels is wat nie net deur die Standaardmodel verduidelik kan word nie. Die belangrikste hiervan is aanduidings dat neutrino's 'n massa van groter as nul het. Dit lyk of hierdie eksperimentele resultate 'n ou vraagstuk oor die Son oplos. Die fisika van neutrino's met massa is tans 'n gebied waarop aktiewe teoretiese en eksperimentele navorsing gedoen word.
Teoretiese pogings wat al ’n halwe eeu duur om kwantummeganika en algemene relatiwiteit te verenig in 'n enkele teorie van kwantumswaartekrag, het nog geen vrugte afgewerp nie. Die belangrikste kandidate vir ’n teorie van alles is tans die M-teorie.