Fizički eksperimenti se koriste za promatranje fizičkih pojava u kontroliranim situacijama kako bi se razlučile informacije o funkcioniranju svemira. Neki su fizikalni eksperimenti provedeni mnogo puta i koriste se u obrazovne svrhe, dok se neki provode prvi put i nastoje otkriti više informacija o prirodi svemira. Velik dio moderne fizike bavi se samo neprovjerljivim matematičkim jednadžbama, ali područje eksperimentalne fizike sastavni je dio širokog područja fizike.
Učenici fizike od rane srednje škole kroz sve faze svog obrazovanja redovito provode eksperimente iz fizike. U srednjoj školi pokusi obično služe za demonstraciju i dokazivanje jednostavnih fizičkih principa učenicima. Općenito se bave općim temama kao što su gravitacija ili rotacijsko gibanje. Druge teme koje se često obrađuju su elektricitet i gibanje tekućine.
Na fakultetu je većina tečajeva fizike u učionici povezana s laboratorijima fizike. U takvim laboratorijskim tečajevima studenti provode široku lepezu pokusa iz fizike koji odgovaraju temama koje su naučili u učionici. Općenito govoreći, ove su teme naprednije od onih koje se uče u srednjoškolskim tečajevima. Eksperimenti su sukladno tome rigorozniji i napredniji. Obrađuju teme slične onima koje se uče u srednjoj školi, ali imaju mnogo više dubine.
Fizičari su teoretizirali i radili na izradi matematičkog modela svemira jako dugo. Predložena matematička objašnjenja fizičkih fenomena obično su desetljećima ispred sposobnosti znanstvenika da ih eksperimentalno provjere. Na primjer, Einstein je razvio svoje teorije specijalne relativnosti i opće teorije relativnosti 1906. odnosno 1916. godine. Iako su dijelovi ovih teorija eksperimentalno provjereni, još uvijek postoje njihovi aspekti koji postoje samo u obliku matematičkih jednadžbi.
Provođenje učinkovitih fizičkih eksperimenata postaje sve skuplje jer su predmeti proučavanja ili nevjerojatno mali ili nevjerojatno masivni. Na primjer, Veliki hadronski sudarač je konstruiran da dokaže postojanje čestice Higgs-Bozon sudarajući druge nevjerojatno male čestice i ispitujući rezultate sudara. Cijena sudarača, prije nego se uopće uzme u obzir ogromna količina energije koja je potrebna za njegovo pokretanje, iznosi se u milijardama američkih dolara.
Veliki hadronski sudarač, unatoč svojoj cijeni, izvrstan je primjer onoga što je točno fizički eksperiment. Njegova je svrha sudarati čestice i promatrati što je rezultat sudara. To čini pod vrlo kontroliranim uvjetima – cijeli se aparat održava na određenoj temperaturi i čestice se ubrzavaju do vrlo određenih brzina. Kao iu drugim znanstvenim eksperimentima, Veliki hadronski sudarač omogućuje znanstvenicima da promatraju prirodni fenomen pod kontroliranim okolnostima. Oni mogu izvući vlastite zaključke iz onoga što promatraju.