თეორიული ფიზიკა არის ფიზიკის ფილიალი, რომელიც იყენებს მათემატიკურ მოდელებს და ფიზიკური ობიექტებისა და სისტემების აბსტრაქციებს ბუნებრივი მოვლენების რაციონალიზაციის, ახსნისა და პროგნოზირებისთვის. ეს განსხვავდება ექსპერიმენტული ფიზიკისგან, რომელიც იყენებს ექსპერიმენტულ ინსტრუმენტებს ამ ფენომენების შესამოწმებლად.
მეცნიერების წინსვლა ზოგადად დამოკიდებულია ექსპერიმენტულ კვლევებსა და თეორიას შორის ურთიერთკავშირზე. ზოგიერთ შემთხვევაში, თეორიული ფიზიკა იცავს მათემატიკური სიმკაცრის სტანდარტებს, ხოლო ექსპერიმენტებსა და დაკვირვებებს მცირე მნიშვნელობას ანიჭებს.[a] მაგალითად, ფარდობითობის სპეციალური თეორიის შემუშავებისას, ალბერტ აინშტაინი შეშფოთებული იყო ლორენცის ტრანსფორმაციაზე, რომელმაც მაქსველის განტოლებები უცვლელი დატოვა, მაგრამ აშკარად არ იყო დაინტერესებული. მაიკლსონ-მორლის ექსპერიმენტში დედამიწის დრეიფში მანათობელ ეთერში.
პირიქით, აინშტაინს მიენიჭა ნობელის პრემია ფოტოელექტრული ეფექტის ახსნისთვის, ადრე ექსპერიმენტული შედეგი, რომელსაც თეორიული ფორმულირება არ ჰქონდა.