20世纪是光辉灿烂的一个世纪，是人类社会发展最迅速的一个世纪，是科学技术发展最迅速的一个世纪，也是物理学发展最迅速的一个世纪。在这一百年中发生了物理学革命，建立了相对论和量子力学，完成了从经典物理学到现代物理学的转变。
1895年X射线的发现、1896年天然放射性元素的发现、1897年电子的发现，开启了20世纪前30年的物理学革命。20世纪诞生了两个科学理论成果：一是量子论和量子力学，二是狭义相对论和广义相对论。量子论的创立者是德国物理学家普朗克，普朗克在1900年提出了能量的发射和吸收不是连续的。1911年，卢瑟福把量子论引进原子结构学说，提出了原子结构的行星模型。1924年，德布罗意提出了物质波的概念，所有的物质微粒也是波。1926年，薛定愕等人提出了量子论的数学表达式，所谓矩阵力学和几何力学。1928年，26岁的狄拉克综合了这两种数学模型，提出了量子力学和量子场论的概念。20世纪前30年，经过几代科学家的努力，量子论逐步发展成为量子力学。同量子论和量子力学的产生经历了世界各国几代科学家共同努力不同，狭义相对论和广义相对论的创立却是一位科学家的功劳，他就是20世纪也是世界人类有史以来最伟大的科学家——爱因斯坦。
在20世纪二、三十年代以后，现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展，产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科，人类对物质世界的规律有了更深刻的认识，物理学理论达到了一个新高度，现代物理学达到了成熟的阶段。