Teorijska fizika je grana fizike koja koristi matematičke modele i apstrakcije fizičkih objekata i sustava za racionalizaciju, objašnjenje i predviđanje prirodnih pojava. To je u suprotnosti s eksperimentalnom fizikom, koja koristi eksperimentalne alate za ispitivanje ovih pojava.
Napredak znanosti općenito ovisi o međuigri između eksperimentalnih studija i teorije. U nekim slučajevima, teorijska fizika pridržava se standarda matematičke strogosti dajući malu težinu eksperimentima i opažanjima. [a] Na primjer, dok je razvijao posebnu teoriju relativnosti, Albert Einstein se bavio Lorentzovom transformacijom koja je ostavila Maxwellove jednadžbe nepromjenjivima, ali očito nije bio zainteresiran. u Michelson–Morleyevom eksperimentu o kretanju Zemlje kroz svjetleći eter.
Suprotno tome, Einstein je dobio Nobelovu nagradu za objašnjenje fotoelektričnog učinka, prethodnog eksperimentalnog rezultata kojem je nedostajala teorijska formulacija.