廿世纪约廿年代建立完成。研究电子、质子、中子、原子、分子及其他次原子粒子之运动、结构、及与电磁辐射之交互作用。取代了古典物理在微观物理的地位。量子力学之形成系基于：能量的辐射及吸收是量子化的（参见quantization of energy）；光（亦即辐射）与粒子均具有波动与粒子之双象性（参见dual property）；运动中之粒子，其运动方向上之动量与该粒子之位置不能同时被精确地确定。据此，原子中如电子等之运动遂可用波动方程式（即Schr?dinger wave equation）来描述。粒子所处之状态乃以波函数Ψ表之。波函数亦为机率幅，Ψ*Ψ（Ψ*为Ψ篇之共轭复数）被定义为粒子之机率密度。量子力学不仅适用于原子、分子及固体，亦可适用于遵从费．狄统计（参见Fermi-Dirac statistics）的自旋角动量数为1/2奇数倍的粒子所组成的系统。量子力学在原子物理、分子物理、固体物理、原子核结构、粒子物理等之研究及发展有极大的帮助。若所研究的粒子其运动的速度近光速时，则需使用相对论性量子力学，否则使用非相对论性量子力学。