Teoreettinen fysiikka on ala, joka kehittää teorioita luonnon toiminnasta. Se on pohjimmiltaan fysiikkaa, sillä lopullinen tavoite on kuvata todellisuutta. Sille ilmoitetaan kokeilla, ja samalla se laajentaa kokeiden tuloksia ja antaa ennusteita siitä, mitä ei ole fyysisesti testattu. Tämä toteutetaan matematiikan kielellä, ja usein teoreettisten fyysikkojen vaatimukset pakottavat matemaatikot laajentamaan tätä kieltä uusiin suuntiin, mutta se ei ole huolissaan matematiikan kielen kehittämisestä. Teoreettiset fyysikot ovat muun muassa fyysikkoja, jotka ovat hyvin perehtyneitä matematiikkaan (toisin sanoen muut fyysikot eivät ole - älä vahingoita minua).
Matemaattinen fysiikka vahva> on toisaalta matematiikan haara. Se tutkii abstraktien käsitteiden välisiä suhteita, todistaa tietyt tulokset riippuvaisiksi tietyistä hypoteeseista ja perustaa toisiinsa linkitetyt työkalut, joita voidaan käyttää tutkimaan kaikkea, mitä sattuu vastaamaan käsillä olevia suhteita ja hypoteeseja. Erityisesti tätä haaraa motivoivat fysiikassa käytetyt teoriat. Se voi pyrkiä todistamaan tiettyjä fyysikkojen yksinkertaisesti olettamia totuuksia, tai rajaamaan huolellisesti olosuhteet, joissa tietyt teoriat pitävät, tai jopa tarjoamaan yleisesti sovellettavia työkaluja fyysikoille, jotka voivat puolestaan soveltaa niitä luontoon. Matemaattiset fyysikot ovat matemaatikkoja, jotka ovat kiinnostuneita fysiikasta.
Voisi sanoa, että matemaattinen fysiikka on huolissaan fysikaalisten teorioiden sisäisestä, loogisesta johdonmukaisuudesta, kun taas teoreettinen fysiikka on oikean malli kuvaamaan ympäröivää maailmaa. Hyvin karkeasti näitä asioita voidaan kaaviota alla olevan kuvan mukaisesti. $$ \ text {Matemaattinen fysiikka} \ Longleftrightarrow \ text {Teoreettinen fysiikka} \ Longleftrightarrow \ text {Kokeellinen fysiikka} $$