H σύγχρονη έρευνα στη φυσική χωρίζεται σε αρκετά διαφορετικά πεδία.

Η Φυσική συμπυκνωμένης ύλης ασχολείται με το πως οι ιδιότητες της συμπυκνωμένης ύλης, όπως των συνηθισμένων στερεών και υγρών που συναντάμε στην καθημερινή ζωή, προκύπτουν από τις ιδιότητες και τις αλληλεπιδράσεις των ατόμων που αποτελούν το υλικό. Ένα θέμα που παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον σήμερα είναι η υψηλής θερμοκρασίας υπεραγωγιμότητα.
Η Ατομική, Μοριακή και Οπτική φυσική ασχολείται με μικρούς αριθμούς ατόμων και μορίων, και συγκεκριμένα, πως αυτά αλληλεπιδρούν με το φως. Ένα θέμα που παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον σήμερα είναι η συμπεριφορά των συμπυκνωμάτων Μποζ-Αϊνστάιν.
Η Σωματιδιακή Φυσική, επίσης γνωστή και ως «φυσική υψηλών ενεργειών», ασχολείται με τις ιδιότητες των υποατομικών σωματιδίων, πολύ μικρότερων των ατόμων, συμπεριλαμβανομένων και των στοιχειωδών σωματιδίων όπως τα ηλεκτρόνια, τα φωτόνια και τα κουάρκς. Ένα θέμα που παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον σήμερα είναι η έρευνα για το μποζόνιο Χιγκς.
Η Αστροφυσική και η Κοσμολογία εφαρμόζουν τους νόμους της φυσικής για να εξηγήσουν ουράνια φαινόμενα, συμπεριλαμβανομένων των μαύρων τρυπών, των γαλαξιών και της μεγάλης έκρηξης. Ένα θέμα που παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον σήμερα αφορά τον προσδιορισμό της φύσης της σκοτεινής ενέργειας και της σκοτεινής ύλης.
Από τις αρχές του 20ού αιώνα, τα μεμονωμένα πεδία της φυσικής έχουν γίνει εξαιρετικά εξειδικευμένα, και οι πιο πολλοί φυσικοί εργάζονται σήμερα σε ένα μόνο πεδίο, για ολόκληρη την καριέρα τους. «Καθολικιστές» όπως ο Άλμπερτ Αϊνστάιν και ο Λεβ Λαντάου, οι οποίοι εργάστηκαν σε πολλαπλά πεδία της φυσικής, είναι σήμερα πολύ σπάνιοι.