Fizika primjenjuje znanstvene metodologije kako bi razumjela najfundamentalnije principe prirode: materiju i energiju, te njihovu interakciju. Fizičar se obično specijalizira unutar jednog područja fizike, iako se mnoge discipline preklapaju.
Astrofizika i kozmologija primjeri su znanosti zaduženih za razotkrivanje misterija života dok se odvijaju u velikim razmjerima. Od crnih rupa do supernova, posao ove grane je da objasni rađanje zvijezda, pad galaksija i početak svemira.
Geofizika se bavi razumijevanjem Zemlje sa stajališta elektromagnetskih, seizmičkih i radioaktivnih pojava. Tektonika ploča, geologija, znanost o atmosferi, klimatologija i oceanografija samo su neke od znanosti koje spadaju u djelokrug ovog područja. Zahvaljujući ovoj grani fizike, znanstvenici bolje razumiju događaje poput potresa, vulkanskih erupcija, formiranja planina i pomeranja kontinenata.
Atomska i nuklearna fizika, zajedno sa svojim različitim disciplinama, poduzimaju jedno od najosnovnijih područja prirode – razumijevanje atoma. Nuklearna energija, radioaktivnost, medicinski sustavi za snimanje, pejsmejkeri i atomski sat samo su neke od prednosti koje proizlaze iz ovih grana. Proučavanje atoma također je dovelo izravno do pojave kvantne fizike.
Kvantna fizika je možda najfascinantnija grana fizike, jer otkriva svijet koji je toliko stran onome što većina ljudi poznaje, da je sve samo ne nevjerojatno. Posao ovog polja je odvesti znanstvenike u najsitnije čestice koje čovjek poznaje, otključavajući najosnovnije razine materije i svjetlosti. Ovdje se kvantne čestice ponašaju na kontra-intuitivan način, spremne su putovati unatrag u vremenu kao i naprijed, ili se pojaviti istovremeno na dva mjesta odjednom. Kvantna fizika je na jedinstvene i dalekosežne načine pridonijela različitim granama znanosti. To je također dovelo do novog teorijskog razumijevanja čestica i onoga što bi mogao biti Sveti gral znanosti: Theory of Everything.
Teorijska fizika je na čelu pionirskih hipoteza za neriješena pitanja u svim područjima fizike. U nekim krugovima teorijska fizika nije dobro prihvaćena, jer su teorije nedokazane, a često nema alata za to desetljećima, ako ikad u životu znanstvenika. Međutim, posredna podrška i matematička dosljednost doveli su do proboja u teoriji superstruna koja bi mogla biti takozvana teorija svega. Ova teorija bi ujedinila Einsteinovu teoriju relativnosti s kvantnim svijetom, objašnjavajući odnose između četiri poznate sile: gravitacije, jake i slabe nuklearne sile i elektromagnetizma. Dok je matematička konzistentnost na strani M-teorije superstruna, trenutno ne postoji način da se to konačno testira.
Najbolji pisci znanstvene fantastike često su fizičari koji koriste svoje znanje teške znanosti da ekstrapoliraju vjerojatan budući svijet. Za svakoga s oštrim umom i osjećajem čuda, zagonetni svijet fizike može pružiti izvrstan i nagrađivan put u karijeri.