歷史
電子顯微鏡的使用將顯微組織和晶體結構之間的空白區域填補起來了20世紀的初葉，X射線衍射方法的套用為金屬研究開闢了新天地，使人們的認識深入到原子的水平；50年代以後，電子顯微鏡的使用將顯微組織和晶體結構之間的空白區域填補起來了，成為研究晶體缺陷和探明金屬實際結構的主要手段；而多種能譜技術包括電磁波譜和機械振動譜（內耗與超聲衰減），對於澄清電子結構、缺陷性質和探測化學成分起重要作用；中子的非彈性散射又提供有關點陣振動的信息。
這些實驗方法為金屬物理的發展作出重要貢獻。另一方面理論物理（特別是量子力學和統計物理）的進展提供了處理金屬中電子結構與原子過程的理論方法，對於形成和發展金屬物理這一學科也起了關鍵作用。
研究內容
是固態物理學的一個分支。固態物理學是討論原子、分子等在晶體內的結合和周期性排列所呈現的顯著性質。這些性質可由固體的簡單模型加以解釋。金屬物理學是套用物理學的理論(如能帶理論、鐵磁理論、晶體缺陷等)和方法，研究金屬及合金的物理性能、機械性能、擴散、相變等，並為適應工業和近代新技術的需要，尋求具有特殊性能的新型合金。
金屬物理學儀器金屬電子論
金屬的電子結構與電子性能的理論，是金屬物理基礎理論的重要的一環。金屬具有良好的導電性能是區別於其他材料的主要標誌。20年代中A.索末菲提出了自由電子的量子理論，後來F.布洛赫等用量子力學方法處理了周期勢場中的電子，奠定了單電子能帶理論的基礎(見固體的能帶)。N.F.莫脫與H.瓊斯的《金屬與合金性質的理論》(1936)就是金屬電子論的早期的總結，主要討論簡單金屬的單電子理論，並用以解釋金屬的許多性能。隨後金屬電子論在多方面迅速發展：費密面的探測技術使金屬的電子結構能夠實驗測定；提出了多種計算能帶結構的方法，並能夠較現實地計算金屬的能帶結構；發展了過渡金屬與稀土金屬的電子結構的理論，這對於理解結合能和磁性都是至為重要的；在多電子理論的基礎上建立了超導微觀理論，解決了長期懸而未決的疑難問題；第二類超導體的特性的闡明和約瑟夫森效應的發現，為超導體的技術套用開拓了新的領域。
晶體缺陷理論
晶體缺陷的基本規律及結構敏感性能的理論解釋，是金屬物理基礎理論的另一支柱。金屬的許多重要技術性能是結構敏感的，即受到晶體缺陷的制約。實用金屬材料的范性與強度就是一個例子。從20年代起，人們對於金屬單晶的範性形變開展了系統的研究，到30年代中，G.I.泰勒與J.M.伯格斯等奠定了晶體位錯理論的基礎。50年代中位錯得到有力的實驗觀測證實，隨即開展了大量的研究工作，澄清了金屬範性形變的微觀機制和強化效應的物理本質。點缺陷的基礎研究澄清了擴散與輻照損傷的機制。晶粒間界（即晶界）結構對金屬的性能特別是力學性能，有甚大的影響。小角度的晶界可以歸結為位錯的行列與網路，已經基本搞清楚。重點在於澄清大角度晶界的結構。金屬某些電磁性能也具有結構敏感性。缺陷的釘扎效應（見位錯）對於硬超導體（見第二類超導體）的臨界電流和硬鐵磁體（見鐵磁性）的磁化曲線都有顯著的影響。
合金理論
也是金屬物理的重要領域之一，是開發新合金材料所需要的理論基礎。在20世紀初在J.W.吉布斯的復相平衡理論的基礎上建立了合金的熱力學。隨後對於合金相圖、合金結構及其經驗規律等方面進行了廣泛的研究，積累了大量的資料。從30年代以後，合金電子理論和統計理論都有所發展，對於許多問題可以提出定性或半定量的理論解釋。
相變
金屬物理的另一個重要領域就是金屬與合金的相變（見固體中的相變），它和金屬熱處理及鑄造工藝有密切關係。20年代建立了相變的成核生長的形式理論。到20世紀中葉馬氏體相變與固溶體的脫溶分解被人們關注，澄清了晶體學關係，求出了動力學規律，探討了晶體缺陷在這些相變中的作用。在這方面的工作全面總結在J.W.克里斯琴的專著《金屬與合金的相變理論》(1965)之中。
性能
共析鋼的加熱及冷卻曲線熱分析曲線是在一定的加熱或冷卻速率下測定試樣的溫度升高和加熱時間或溫度降低和冷卻時間的關係曲線。為了準確測定溫度，提高測量的靈敏度及精確度，可以測定一定溫度間隔變化所需要的時間；也可以採用在測定的溫度範圍內不發生內部轉變（相變）的標準試樣作為參考，將被測試樣和標準試樣放在同一加熱或冷卻過程的環境中，測定試樣與標準試樣的溫度差與時間的關係，即建立示差熱分析曲線。熱分析方法是測定合金相圖的基本方法之一，也用於研究鋼中過冷奧氏體的轉變過程。利用熱效應還可用以研究有序無序轉變、淬火鋼的回火、合金時效（見脫溶）以及冷變形金屬加熱時形變能的釋放等過程。
發展
值得注意的發展動向為：脫溶的拐點分解規律的闡明，這是不經成核的相變過程；將軟模理論套用於馬氏體相變，有可能揭示其原子過程；將形態穩定性理論套用於合金的凝固和相變，有可能闡明實際合金中所出現的複雜的顯微組織（見晶體生長理論）。
另外還有兩個新興的研究領域，值得注意：一是關於液態和非晶態金屬的研究，它是無序體系物理學的一個組成部分，促進了金屬玻璃材料的開發工作（見非晶態材料）；另一是金屬表面的研究，它是表面物理的一個組成部分，也和吸附、氧化、催化、腐蝕及磨損等實際問題密切相關。
新興研究領域
另外，還有三個新興的研究領域：一是關於液態和非晶態金屬的研究，它是無序體系物理學的一個組成部分，促進了金屬玻璃材料的開發工作(見非晶態材料);二是金屬表面的研究，它是表面物理的一個組成部分，也和吸氧化、催化、腐蝕及磨損等實際問題密切相關;三是金屬納米結構與納米材料，從電子性質而言，最重要的是納米多層膜的巨磁電阻效應與巨隧道磁電阻效應的套用，開創了自鏇電子學這一新科技領域。從力學性質而言，可能獲得高溫度和良好塑性的新型納米顆粒材料。
物理學
| 力學 | 靜力學 | 動力學 | 流體力學 |分析力學 | 運動學 | 固體力學 | 材料力學 | 複合材料力學 | 流變學 | 結構力學 | 彈性力學 | 塑性力學 |爆炸力學 | 磁流體力學 |空氣動力學 | 理性力學 | 物理力學 | 天體力學 | 生物力學 | 計算力學 |
| 熱學 | 熱力學 |
| 光學 | 幾何光學 | 波動光學 | 大氣光學 | 海洋光學 | 量子光學 | 光譜學 | 生理光學 | 電子光學 | 集成光學 | 空間光學 |
| 聲學 | 次聲學 | 超聲學 | 電聲學 | 大氣聲學 | 音樂聲學 | 語言聲學 | 建築聲學 | 生理聲學 | 生物聲學 | 水聲學 |
| 電磁學 | 磁學 | 電學 | 電動力學 |
| 量子物理學 | 量子力學 | 核物理學 | 高能物理學 | 原子物理學 | 分子物理學 |
| 固體物理學 | 高壓物理學 |金屬物理學 | 表面物理學 |
