Nykyaikaisen luonnontieteen voidaan katsoa alkaneen Galileo Galilein edustamasta tieteellisestä vallankumouksesta 1600-luvulla. Antiikin tieteeseen nähden vallankumouksellista oli kokeellisten menetelmien korostaminen tiedon hankkimisessa. Galilein elinaikana sekä taivaankappaleiden että maanpäällisten kappaleiden liike oli fysiikan tärkein tutkimuskohde. Ennen 1700-lukua Isaac Newton julkaisi mekaniikan lait, jotka kuvasivat edellä mainittujen kappaleiden liikettä. 1700- ja 1800-luvuilla kehittyivät termodynamiikan ja sähkömagnetismin teoriat. Fysiikan mallit aistein havaittavista luonnonilmiöistä olivat varsin kattavia 1900-luvulle tultaessa. Näiden teorioiden kokonaisuutta kutsutaan klassiseksi fysiikaksi.

Jälkeenpäin on todettu 1900-luvun alun edustaneen fysiikan suurta murrosta. Tällöin melko lyhyessä ajassa julkaistiin uusia teorioita liittyen aineen rakenteeseen, säteilyyn sekä ajan ja avaruuden rakenteeseen. Alkaneen modernin fysiikan aikakauden peruspilareiksi kehittyivät kvanttimekaniikka ja suhteellisuusteoria. Nämä teoriat selittivät monia klassisen fysiikan ulottumattomissa olevia aineen ja säteilyn ominaisuuksia. Reilu vuosisata modernin fysiikan kauden alusta sen teknologiset sovellukset, kuten elektroniset laitteet, laserit, lääketieteen kuvantamismenetelmät, ydinvoima ja GPS-paikannusjärjestelmä, ovat läsnä kaikkialla yhteiskunnassamme. Alla on ryhmäkuva kvanttifysiikkaa käsitelleen Solvay-konferenssin fyysikoista vuodelta 1927. Heidän joukossaan on monille nykyaikanakin tuttuja fyysikoita.