Valovi materije, koji se također nazivaju de Brogliejevi valovi, valna su priroda sve materije, uključujući atome koji čine vaše tijelo. Jedno od prvih i najvažnijih otkrića kvantne fizike je da elektroni imaju dualnu prirodu val-čestica. Ubrzo je postalo očito da sva materija ima tu dvojaku prirodu, ali budući da konvencionalna materija ima veliki zamah u odnosu na elektrone, valna duljina valova materije je vrlo mala i u većini slučajeva jedva primjetna. Na primjer, valna duljina tvari koja čini osobu je reda veličine 10-35 metara, što je daleko manje nego što se može promatrati korištenjem trenutnih mjernih tehnologija.
Koncept valova materije prvi je razjasnio francuski fizičar Louis de Broglie, koji je proširio rane teorije koje su predložili Albert Einstein, Max Planck i Neils Bohr. Bohr je prvenstveno proučavao kvantno ponašanje atoma vodika, dok je de Broglie pokušao proširiti te ideje kako bi odredio jednadžbu valne duljine za svu materiju. De Broglie je smislio teoriju i predstavio je u svojoj doktorskoj tezi 1924., za koju je 1929. dobio Nobelovu nagradu za fiziku. To je bio prvi slučaj da je Nobelova nagrada dodijeljena za doktorski rad.
Jednadžbe poznate kao de Brogliejevi odnosi opisuju dualnu prirodu val-čestica svake materije. Ovi odnosi navode da je valna duljina čestice obrnuto proporcionalna njezinom momentu (masa puta brzina), a frekvencija proporcionalna njezinoj kinetičkoj energiji, što je okvirno ovisna (relativna) vrijednost. Dakle, čestice s malim zamahom, kao što su elektroni na sobnoj temperaturi, imaju de Broglieovu valnu duljinu od oko 8 nanometara. Čestice s još nižim zamahom, kao što su atomi helija na temperaturama od samo nekoliko nano Kelvina, mogu imati valove materije s valnim duljinama od nekoliko mikrona. U takvim neobičnim uvjetima, stvarnosti kvantnog svijeta gotovo su dovedene u makrorazmjerno područje.
De Broglieove teorije o valovima materije potvrđene su 1927. godine, kada su znanstvenici Bell Labsa Lester Germer i Clinton Davisson ispalili spore elektrone na kristalnu metu nikla. Rezultirajući uzorak difrakcije pokazao je valne karakteristike elektrona, slične onima za koje se zna da ih prikazuju fotoni poput onih u x-zrakama. Valovi tvari mogli su se promatrati samo u ovom slučaju jer su elektroni korišteni za njihovu proizvodnju imali vrlo mali zamah. Od 1927. empirijski je dokazana valna priroda raznih drugih elementarnih čestica.