Od početka 20. stoljeća, fizičari su prepoznali četiri temeljne sile, ili interakcije, koje obuhvaćaju sve poznate pojave u prirodi. Tri od četiri su strogo i matematički okarakterizirane Standardnim modelom, formuliranim početkom 1970-ih. Četiri sile su jaka nuklearna sila (također poznata kao sila boje), slaba nuklearna sila (posreduje beta raspad), elektromagnetska sila i gravitacija.
Pri vrlo visokim energijama slaba nuklearna i elektromagnetska sila se ujedinjuju (počinju se ponašati naizmjenično), dok se pri još višim silama vjeruje da se jaka sila sjedinjuje s elektroslabom, i konačno, jaka-elektroslaba sila se sjedinjuje s gravitacijom. Vjeruje se da su se sva četvorica ujedinila trenutak nakon Velikog praska, u najranijim fazama nastanka svemira.
Jaka nuklearna sila drži zajedno protone i neutrone u atomskoj jezgri. Točnije, ona je posredovana razmjenom gluona između kvarkova koji čine protone i neutrone. Ona je 100 puta jača od elektromagnetske sile. Kada se jezgre razbiju u nuklearnim reakcijama, energija te sile se oslobađa. Opisana teorijom fizike koja se naziva kvantna kromodinamika, gubi svu svoju snagu na udaljenostima znatno većim od atomske jezgre.
Elektromagnetska sila je ona koja je ljudima najpoznatija, a odgovorna je za sve kemijske reakcije i najprepoznatljivija fizička svojstva, poput svjetlosti. Posreduju ga fotoni, koji čine svo elektromagnetsko zračenje, od kozmičkih zraka preko vidljive svjetlosti do iznimno niske frekvencije radio valova. I toplina i svjetlost sastoje se od fotona.
Interakcije elektromagnetskih sila određene su električnim nabojem. Razlog zašto ljudi ne padaju kroz stolicu dok sjede na njoj je taj što se negativni naboj ljuski atoma elektrona koje čine tijelo odbija negativnim nabojem elektronskih ljuski koje čine stolicu. Snaga fotonskih valova smanjuje se u skladu s kvadratom udaljenosti njihovog izvora.
Slaba nuklearna sila odgovorna je za relativno mali raspon temeljnih interakcija. Posreduje beta raspad, što se događa kada se neutron raspadne na proton i elektron ili pozitron. Posredovan W i Z bozonima, on je oko sto milijardi puta slabiji od elektromagnetskog. Djeluje samo na kratkim udaljenostima.
Gravitacija je najslabija od svih sila, ali najprodornija u svemiru jer je stvaraju sva tijela s masom. Gravitacija je 1036 puta slabija od elektromagnetske sile, što otežava matematičku analizu. Čestice za koje se smatra da posreduju gravitaciju – gravitoni – još nisu otkrivene. Gravitacija se također razlikuje od ostalih sila po tome što još nije integrirana s ostalima na rigorozan matematički način. Fizičari su tražili teoriju koja bi ujedinila gravitaciju s drugim silama gotovo cijelo stoljeće, ali do sada bezuspješno.