1. kwantummechanica: Deze tak behandelt het gedrag van materie en energie op atomaire en subatomaire niveaus. Het onderzoekt concepten zoals dualiteit van golfdeeltjes, kwantisatie van energie en het onzekerheidsprincipe.

2. Relativiteitstheorie: Deze tak, verdeeld in speciale relativiteit en algemene relativiteitstheorie, richt zich op de relatie tussen ruimte, tijd, zwaartekracht en de beweging van objecten met zeer hoge snelheden. Belangrijkste concepten omvatten tijdverwijding, lengtecontractie en het buigen van ruimtetijd.

3. kernfysica: Deze tak richt zich op de structuur, eigenschappen en interacties van atomaire kernen. Het onderzoekt onderwerpen zoals radioactiviteit, nucleaire fusie en splijting en de ontwikkeling van kernwapens en kernenergie.

4. deeltjesfysica (hoge energie fysica): Deze tak bestudeert de fundamentele bouwstenen van materie (elementaire deeltjes) en de krachten die hun interacties regelen. Het maakt gebruik van krachtige deeltjesversnellers om deze deeltjes te creëren en te analyseren.

5. Astrophysics: Deze tak combineert natuurkunde en astronomie om hemelse objecten en fenomenen te bestuderen, zoals sterren, sterrenstelsels en zwarte gaten. Het maakt gebruik van principes van fysica om de oorsprong, evolutie en eigenschappen van deze kosmische entiteiten te verklaren.

Dit zijn slechts enkele van de vele takken van de moderne fysica. Andere belangrijke gebieden zijn onder meer gecondenseerde materie, biofysica en plasmalysica.