분자, 원자, 소립자 등 미시적인 계(系)의 현상을 다루는 기본 이론.

1925년에 이전의 고전 물리학의 기초였던 뉴턴 역학을 대신하는 이론 체계로서 대두되었다. 고전 역학과 다른 점은 학문 기술을 확률적, 통계적으로 나타내며, 물질이나 빛의 입자성, 파동성, 입자의 운동 상태를 결정하는 위치와 운동량 사이에 상보성 원리가 존재하여 불확정성 원리가 성립한다.

이 분야는 아직 극복해야 할 많은 난점이 남아 있다.