Fizikalni eksperimenti se uporabljajo za opazovanje fizičnih pojavov v nadzorovanih situacijah, da bi razpoznali informacije o delovanju vesolja. Nekateri fizikalni poskusi so bili izvedeni večkrat in se uporabljajo v izobraževalne namene, nekateri pa se izvajajo prvič in želijo odkriti več informacij o naravi vesolja. Velik del sodobne fizike se ukvarja le z nepreverljivimi matematičnimi enačbami, vendar je področje eksperimentalne fizike sestavni del širšega področja fizike.
Dijaki fizike od zgodnje srednje šole skozi vse stopnje svojega izobraževanja redno izvajajo fizikalne eksperimente. V srednji šoli poskusi običajno služijo za dokazovanje in dokazovanje preprostih fizičnih načel učencem. Na splošno se ukvarjajo s splošnimi temami, kot sta gravitacija ali rotacijsko gibanje. Druge pogosto obravnavane teme so elektrika in gibanje tekočin.
Na fakulteti je večina tečajev fizike v razredu povezana s fizikalnimi laboratoriji. V takšnih laboratorijskih tečajih študenti izvajajo širok nabor fizikalnih poskusov, ki ustrezajo temam, ki so se jih naučili v razredu. Na splošno so te teme bolj napredne od tistih, ki jih poučujejo v srednješolskih tečajih. Poskusi so temu primerno strožji in naprednejši. Pokrivajo podobne teme kot v srednji šoli, vendar so veliko bolj poglobljene.
Fiziki že zelo dolgo teoretizirajo in delajo, da bi naredili matematični model vesolja. Predlagane matematične razlage fizikalnih pojavov so ponavadi desetletja pred zmožnostmi znanstvenikov, da jih eksperimentalno preverijo. Na primer, Einstein je razvil svojo teorijo posebne relativnosti in splošne teorije relativnosti v letih 1906 oziroma 1916. Medtem ko so bili deli teh teorij eksperimentalno preverjeni, še vedno obstajajo njihovi vidiki, ki obstajajo le v obliki matematičnih enačb.
Izvajanje učinkovitih fizikalnih eksperimentov postaja vse dražje, saj so predmeti študija ponavadi bodisi neverjetno majhni bodisi neverjetno množični. Na primer, Veliki hadronski trkalnik je bil konstruiran, da dokaže obstoj delca Higgs-Bozon s trkom drugih neverjetno majhnih delcev in preučevanjem rezultatov trka. Stroški trkalnika, še preden pomislimo na ogromno količino energije, potrebne za njegovo delovanje, so v milijardah ameriških dolarjev.
Veliki hadronski trkalnik je kljub svoji ceni odličen primer tega, kaj točno je fizični eksperiment. Njegov namen je trčiti delce in opazovati, kaj je posledica trka. To počne v zelo nadzorovanih pogojih – celoten aparat se vzdržuje pri določeni temperaturi in delci se pospešujejo do zelo določenih hitrosti. Tako kot pri drugih znanstvenih poskusih tudi Veliki hadronski trkalnik omogoča znanstvenikom opazovanje naravnega pojava v nadzorovanih okoliščinah. Iz tega, kar opazijo, lahko sklepajo sami.