Teorijska fizika je grana područja fizike koja je posvećena pronalaženju matematičkih objašnjenja za prirodne događaje. Mnoge discipline unutar fizike spadaju pod okrilje teorijske fizike jer uključuju dizajn formula koje se možda neće moći empirijski ispitati. Istraživači na ovom području razmišljaju o nekim vrlo složenim problemima i pitanjima, kao što je kako se svemir razvio.
Fizika je intrigantna grana znanosti jer često uključuje razvoj teorija koje se ne mogu provjeriti eksperimentalnim modelom, kršeći jedno od temeljnih zapovijedi empirijske znanosti. Znanstveni istraživači obično žele razviti teoriju, osmisliti eksperiment koji će testirati tu teoriju, izvesti eksperiment i objaviti rezultate. U teorijskoj fizici istraživači razvijaju teorije, ali ih ne mogu testirati. To odvaja teorijsku fiziku od eksperimentalne fizike, u kojoj istraživači osmišljavaju i izvode eksperimente kako bi istražili svoje teorije.
Budući da se teorijska fizika ne može podržati korištenjem eksperimenata, istraživači se oslanjaju na druge alate kako bi utvrdili jesu li njihove teorije točne ili ne. Teorija bi trebala biti sposobna točno predvidjeti ili objasniti fizičke pojave, na primjer, i trebala bi biti potkrijepljena poznatim opažanjima. U idealnom slučaju, teorija bi također trebala biti čista i uredna, s nekim teoretskim fizikom koji bi se pretplatio na ideju Occamove britve, vjerujući da je najjednostavnije objašnjenje najbolje. Teorije bi također trebale izdržati energičnu raspravu i debatu, s teoretskim fizičarima koji neprestano razmjenjuju ideje i kritike kako bi poboljšali svoje područje znanosti.
Neke teorije u ovom području su široko prihvaćene i rutinski se podučavaju u učionicama, koriste se u istraživanjima fizike i primjenjuju u industrijama diljem svijeta. Tekuća istraživanja ovih teorija nastavljaju se jer znanstvenici žele u potpunosti istražiti sve aspekte teorijske fizike. Predložene su i druge teorije koje se čine uvjerljivima, ali nisu u potpunosti podržane ili zahtijevaju više istraživanja, a najnovije teorije smatraju se “rubnim teorijama” koje zahtijevaju mnogo više istraživanja, rasprave i promatranja.
Sir Isaac Newton se naširoko smatra pionirom u području teorijske fizike, kao i Albert Einstein. Oba su se fizičara istakla čineći logične skokove koji su ponekad prkosili poznatim informacijama ili opažanjima i zahtijevali visoko teorijski pogled na svijet. Newtonov rad čak je uključivao i značajno proširenje matematičkog jezika računa kako bi mogao izraziti svoje teorije. Teoretski fizičari također slavno sudjeluju u misaonim eksperimentima, u kojima istražuju svoje ideje u svojim umovima, bez korištenja laboratorija.