公元1830年，諾比利發明溫差電堆。
公元1831年，麥可·法拉第發現電磁感應現象。公元1834年，法國科學家珀耳帖發現電流可以致冷的珀耳帖效應。公元1835年，美國科學家亨利發現自感，1842年發現電振盪放電。公元1840年，英國科學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳從電流的熱效應發現所產生的熱量與電流的平方、電阻及時間成正比，稱焦耳—楞次定律(楞次也獨立地發現了這一定律)。其後，詹姆斯·普雷斯科特·焦耳先後於1843，1845，1847，1849直至1878年測量熱功當量，歷經四十年，共進行四百多次實驗。公元1842年，法國科學家勒諾爾從實驗測定實際氣體的性質，發現與波義耳定律及蓋·呂薩克定律有偏離。公元1843年，麥可·法拉第從實驗證明電荷守恆定律。公元1845年，麥可·法拉第發現強磁場使光的偏振面鏇轉，稱法拉第效應。公元1849年，法國科學家斐索首次在地面上測光速。公元1851年，法國科學家傅科做傅科擺實驗，證明地球自轉。公元1852年，英國科學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳與威廉·湯姆遜發現氣體焦耳－湯姆遜效應(氣體通過狹窄通道後突然膨脹引起溫度變化)。公元1858年，德國科學家普呂克爾在放電管中發現陰極射線。公元1859年，德國科學家基爾霍夫開創光譜分析，其後通過光譜分析發現銫、銣等新元素，他還發現發射光譜和吸收光譜之間的聯繫，建立了輻射定律。公元1866年，德國科學家昆特做昆特管實驗，用以測量氣體或固體中的聲速。公元1869年，德國科學家希托夫用磁場使陰極射線偏轉。公元1871年，英國科學家瓦爾萊發現陰極射線帶負電。公元1875年，英國科學家克爾發現在強電場的作用下，某些各向同性的透明介質會變為各向異性，從而使光產生雙折射現象，稱克爾電光效應。公元1876年，德國科學家哥爾德茨坦開始大量研究陽極射線的實驗，導致極墜射線的發現。公元1879年，英國科學家克魯克斯開始一系列實驗，研究陰極射線。公元1879年，奧地利科學家斯忒藩發現黑體輻射經驗公式。公元1879年，美國科學家霍爾發現電流通過金屬時，在磁場作用下產生橫向電動勢的霍爾效應。公元1880年，法國科學家居里兄弟發現晶體的壓電效應。公元1881年，美國科學家邁克耳遜首次做以太漂移實驗，得到零結果。由此產生邁克耳遜干涉儀，靈敏度極高。公元1885年，邁克耳遜與莫雷合作改進斐索流水中光速的測量。公元1887年，邁克耳遜與莫雷再次做以太漂移實驗，又得零結果。公元1887年，德國科學家赫茲作電磁波實驗，證實了英國科學家麥克斯韋的電磁場理論。同時，赫茲發現光電效應。公元1890年，匈牙利科學家厄沃作實驗證明慣性質量與引力質量相等。公元1893年，德國科學家勒納德研究陰極射線時，在射線管上裝一薄鋁窗，使陰極射線從管內穿出進入空氣，射程約l厘米，人稱勒納德射線。公元1895年，皮埃爾·居里發現居里點和居里定律。公元1895年，德國科學家威爾姆·康拉德·倫琴發現x射線。公元1896年，法國科學家安東尼·亨利·貝克勒爾發現放射性。公元1896年，荷蘭科學家塞曼發現磁場使光譜線分裂，後稱塞曼效應，並證實了荷蘭科學家洛侖茲關於電子論的推測。公元1897年，英國科學家約瑟夫·約翰·湯姆生從陰極射線證實電子的存在，測出的荷質比與塞曼效應所得數量級相同，其後J.J.湯姆遜進一步從實驗確證電子存在的普遍性，並直接測量電子電荷。公元1898年，紐西蘭裔英國科學家歐內斯特·盧瑟福揭示鈾輻射組成，他把“軟”的成分稱為α射線，“硬”的成分稱為β射線。公元1898年，居里夫婦發現放射性元素鐳和釙。公元1899年，俄國科學家列別捷夫實驗證實光壓的存在。公元1899年，德國科學家盧梅爾與魯本斯等人做空腔輻射實驗，精確測得輻射能量分布曲線，為普朗克的量子假說(1900年)提供了重要實驗依據。公元1900年，法國科學家維拉爾德發現γ射線。公元1901年，德國科學家考夫曼從鐳輻射測量β射線在電場和磁場中的偏轉，從而發現電子質量隨速度變化，實驗所得早於愛因斯坦的狹義相對論的理論結果(1905年)。公元1901年，英國科學家理查森發現灼熱金屬表面的電子發射規律。後經多年實驗和理論研究，又對這一定律作了進一步修正。公元1902年，勒納德從光電效應實驗得到光電效應的基本規律：電子的最大速度與光強無關，為愛因斯坦的光量子假說提供了實驗基礎。公元1908年，法國科學家佩蘭實驗證實布朗運動方程，求得阿伏伽德羅常數。公元1908年，荷蘭科學家卡末林—昂內斯首次將氦液化。公元1908～1910年，德國科學家布雪勒等人，分別精確測量出電子質量隨速度的變化，證實了洛侖茲－愛因斯坦的質量變化公式。公元1908年，德國科學家蓋革發明計數管。歐內斯特·盧瑟福等人從α粒子測定電子電荷值。公元1906～1917年，美國科學家羅伯特·密立根測單個電子電荷值，前後歷經十一年，實驗做過三次改革。公元1909年，英國科學家蓋革與馬斯登在歐內斯特·盧瑟福的指導下，實驗發現α粒子碰撞金屬箔產生大角度散射，導致1911年盧瑟福提出有核原子模型的理論，這一理論於1913年為蓋革和馬斯登的實驗所證實。公元1911年，荷蘭科學家卡末林—昂內斯發現低溫下金屬的超導現象。公元1911年，英國科學家威爾遜發明威爾遜雲室，為核物理的研究提供了重要實驗手段。公元1911年，奧地利科學家海斯發現宇宙射線。公元1912年，德國科學家勞厄提出方案，弗里德里希、克尼平進行X射線衍射實驗，從而證實了X射線的波動性。公元1913年，德國科學家斯塔克發現原子光譜在電場作用下的分裂現象(斯塔克效應)。公元1913年，英國科學家布拉格父子研究X射線衍射，用X射線晶體分光儀測定X射線衍射角，並根據布拉格公式算出晶格品格常數。公元1914年，英國科學家莫塞萊發現原子序數與元素輻射特徵線之間的關係，奠定了X射線光譜學的基礎。公元1914年，德國科學家弗朗克與赫茲測量汞的激發電位。1915年，丹麥科學家尼爾斯·亨利克·大衛·玻爾判定他們測的結果實際上是第一激發電位，這正是玻爾1913年定態躍遷原子模型理論的極好證據。公元1914年，英國科學家查德威克發現β能譜。公元1915年，在阿爾伯特·愛因斯坦的倡議下，荷蘭科學家德哈斯首次測量迴轉磁效應。公元1916年，荷蘭科學家彼得·約瑟夫·威廉·德拜提出X射線粉末衍射法。公元1919年，英國科學家阿斯頓發明質譜儀，為同位素的研究提供重要手段。公元1919年，歐內斯特·盧瑟福首次實現人工核反應。
公元1919年，德國科學家巴克家森發現磁疇。
公元1922年，德國科學家斯特恩與蓋拉赫使銀原子束穿過非均勻磁場，觀測到分立的磁矩，從而證實空間量子化理論。公元1923年，美國科學家阿瑟·霍利·康普頓用光子和電子相互碰撞解釋X射線散射中波長變長的實驗結果，稱康普頓效應。公元1927年，美國科學家戴維森與革末用低速電子進行電子散射實驗，證實了電子衍射。同年，英國科學家G.P.湯姆遜用高速電子獲電子衍射花樣，他們的工作為法國科學家德布羅意的物質波理論提供了實驗證據。公元1928年，卡文迪許實驗室的印度科學家拉曼等人發現散射光的頻率變化，即拉曼效應。公元1931年，美國科學家勞倫斯等人建成第一台回旋加速器。公元1932年，英國科學家考克拉夫特與愛爾蘭科學家瓦爾頓共同發明高電壓倍加器，用以加速質子，實現人工核蛻變。公元1932年，美國科學家尤里將天然液態氫蒸發濃縮後，發現氫的同位素—氘的存在。公元1932年，詹姆斯·查德威克發現中子。在這以前，歐內斯特·盧瑟福於1920年曾構想原子核中還有一種中性粒子，質量大體與質子相等。據此曾安排實驗，但末獲成果。1930年，德國科學家玻特等人在α射線轟擊鈹的實驗中，發現過一種穿透力極強的射線，誤認為γ射線；1931年，法國科學家約里奧與伊侖·居里讓這種穿透力極強的射線通過石蠟，打出高速質子。查德威克接著做了大量實驗，並利用威爾遜雲室拍照，以無可辯駁的事實說明這一射線即是盧瑟福預言的中子。公元1932年，美國科學家安德森從宇宙線中發現正電子，證實狄拉克的預言。公元1933年，美國科學家圖夫建立第一台靜電加速器。公元1933年，英國科學家布拉凱特等人從雲室照片中發現正負電子對。公元1934年，前蘇聯科學家切侖柯夫發現液體在β射線照射下發光的一種現象，稱切侖柯夫輻射。公元1934年，法國科學家約里奧·居里夫婦發現人工放射性。
公元1936年，安德森等人發現μ介子。
公元1938年，德國科學家哈恩與史特拉斯曼發現鈾裂變。公元1938年，前蘇聯科學家卡皮查用實驗證實液氦的超流動性。公元1939年，奧地利裔美國科學家拉比等人用分子束磁共振法測核磁矩。公元1940年，美國科學家開爾斯特等人用分子建造第一台電子感應加速器。公元1946年，美國科學家珀塞爾用共振吸收法測核磁矩，布拉赫用核感應法測核磁矩，兩人從不同的角度實現了核磁共振。這種方法可以使核磁矩和磁場的測量精度大大提高。公元1947年，德裔美國科學家庫什精確測量電子磁矩，發現實驗結果與理論預計有微小偏差。公元1947年，美國科學家蘭姆與雷瑟福用微波方法精確測出氫原子能級的差值，發現英國科學家狄拉克的量子理論仍與實際有不符之處。這一實驗為量子電動力學的發展提供了實驗依據。公元1948年，美國科學家肖克利、巴丁與布拉頓共同發明晶體三級管。公元1952年，美國科學家格拉塞發明氣泡室，比威爾遜雲室更為靈敏。公元1954年，美國科學家湯斯等人製成受激輻射的微波放大器——曼塞。公元1955年，美國科學家歐文·張伯倫與希格里等人發現反質子。1957年，希格里等人又發現反中子。公元1956年，華裔美國科學家吳健雄等人實驗驗證了華裔美國科學家李政道、楊振寧提出的在弱相互作用下宇稱不守恆的理論(1956年)。實驗方法是將鈷-60置於極低溫(0.01K)的環境中測量β蛻變。公元1958年，德國科學家穆斯堡爾實現γ射線的無反衝共振吸收(穆斯堡爾效應)。公元1960年，美國科學家梅曼製成紅寶石雷射器，實現了肖洛和湯斯1958年的預言。公元1962年，英國科學家約瑟夫森發現約瑟夫森效應。
