Fizika delcev je študij osnovnih delcev in sil, ki jih vodijo. Ker se mnogi temeljni delci pojavijo le med relativističnimi trki v pospeševalnikih delcev, ki jih pogovorno imenujemo »razbijalci atomov«, je fizika delcev znana tudi kot »fizika visokih energij«. Fiziki že od leta 1929 trčijo delce z ekstremnimi hitrostmi.
Najboljša slika fizike delcev, ki jo imamo danes, se imenuje standardni model, ki so ga skrbno razvili v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. To je bila reakcija na »zoo delcev«, ogromno širjenje nenavadnih temeljnih delcev, odkritih med eksperimenti visokoenergijske fizike v 1970. in 1950. letih prejšnjega stoletja. Končno število delcev je na koncu znašalo okoli 1960, vključno s 31 fermioni (kvarki, elektroni, nevtrini in njihovi antidelci), 24 bozoni (od tega enega, graviton, še ni opaziti) in enim izmuzljivim delcem, ki je odgovoren za lastnost same mase, ki je prav tako še ni opaziti, Higgsov bozon. V bistvu fermioni sestavljajo snov, bozoni pa posredujejo interakcije med snovjo. Svetloba, ki prihaja z zaslona vašega računalnika, je sestavljena iz fotonov, ki so bozoni. Vzajemno delujejo s fermioni, ki sestavljajo vaše zrklo.
Večino snovi okoli nas sestavlja le nekaj osnovnih delcev: zgornji kvarki, spodnji kvarki in elektroni. Vsako sekundo se skozi naša telesa pretaka 50 bilijonov nevtrinov z nizko maso, ki gredo skozi vso Zemljo skoraj, kot da je sploh ne bi bilo. Nevtrini, katerih ime pomeni »mali nevtralni delec«, so tako izmuzljivi, da do leta 1998 sploh ni bilo znano, da imajo maso. Eno najnovejših področij astronomije je znano kot nevtrinska astronomija, pri kateri nevtrinski tok od Sonca in supernov opazujemo z velikimi detektorji.
Čeprav le nekaj delcev v živalskem vrtu delcev sestavlja zadevo, ki jo poznamo, nam fizika delcev daje odličen vpogled v strukturo realnosti, saj nam pokaže manj pogoste različice in kako se združujejo v enotno družino. Lahko rečemo, da je fizika delcev odgovorna za obstoj jedrske energije, jedrske medicine in jedrskih bomb. Fizika delcev velja za eno najbolj spoštovanih področij znanosti, ker na koncu prinese vpoglede, ki so uporabni za druga področja, kot je matematika.