Теоријска физика је грана физике која користи математичке моделе и апстракције физичких објеката и система за рационализацију, објашњење и предвиђање природних појава. Ово је у супротности са експерименталном физиком, која користи експерименталне алате за испитивање ових феномена.
Напредак науке генерално зависи од интеракције између експерименталних студија и теорије. У неким случајевима, теоријска физика се придржава стандарда математичке ригорозности док експериментима и запажањима даје малу тежину.[а] На пример, док је развијао специјалну релативност, Алберт Ајнштајн се бавио Лоренцовом трансформацијом која је Максвелове једначине оставила непроменљивим, али је очигледно био незаинтересован. у експерименту Мајклсон-Морли на Земљином дрифту кроз светлећи етар.
Насупрот томе, Ајнштајн је добио Нобелову награду за објашњење фотоелектричног ефекта, раније експерименталног резултата без теоријске формулације.