Preprosto povedano, razmerje med fiziko in metafiziko je, da sta dve različni metodi ukvarjanja z realnostjo in poskusa njenega opisovanja. Ti dve disciplini nista vedno obstajali harmonično, saj se metafizika ukvarja s tem, kar njeni praktiki – običajno filozofi in teologi – menijo, da presega področje znanosti in včasih nadomešča znanstveno znanje. V sodobni dobi je veliko ljudi poskušalo vzpostaviti povezave med fiziko in metafiziko. Te povezave imajo omejeno podporo znotraj glavne znanstvene skupnosti.
Grška beseda meta lahko pomeni “po” ali “onkraj”. Metafizika je izraz, ki ga je skoval Aristotel, ki ga je uporabil le za dejstva, ki jih je napisal po tem, ko je pisal o fiziki. V sodobni rabi pa se je metafizika začela nanašati na preučevanje predmetov zunaj obsega čisto znanstvenega znanja. Osrednja vprašanja metafizike vključujejo vprašanja o ontologiji, študiju obstoja in epistemologiji, ki preučuje, kako ljudje pridobivajo znanje.
V zahodnem svetu je pred znanstveno revolucijo metafizika veljala za primarni vir znanja o svetu. Vse teorije v fiziki, ki so se zdele v nasprotju z metafizičnim znanjem – v tem primeru religijo – so veljale za heretične. Najbolj znan primer tega konflikta med fiziko in metafiziko je bil v življenju znanstvenika iz 16. stoletja Galilea Galileija, ki je predlagal, da se Zemlja vrti okoli sonca in ne obratno. Zaradi tega prepričanja je velik del svojega življenja preživel v hišnem priporu.
Od takrat pa je prišlo do večjega sprejemanja znanstvenih idej, ki se morda zdijo v nasprotju z izkušnjami in metafizičnimi prepričanji. Delo Galilea in kasnejših fizikov, kot je Isaac Newton, se je razmeroma dobro obdržalo pod nadaljnjim pregledom. Posledica tega je, da so mnogi metafiziki pripravljeni spremeniti svoja prepričanja, ne da bi jih popolnoma zavrgli, kot odgovor na znanstveni napredek.
Odkritje kvantnih delcev, posebne teorije relativnosti in drugih sodobnih fizikalnih pojavov je povzročilo, da so mnogi ljudje ponovno ocenili svoje razumevanje razmerja med fiziko in metafiziko. Kvantni delci se za razliko od večjih enot snovi obnašajo nepredvidljivo in raztezajo že obstoječe kategorije svetlobe in snovi. Nekateri teoretiki so trdili, da obstoj kvantnih delcev zanika deterministično metafiziko, čeprav se drugi s tem ne strinjajo. Mnogi ljudje so črpali ideje iz sodobne fizike o medsebojni povezanosti vseh predmetov, kar lahko vpliva na njihove metafizične domneve ali duhovne izkušnje. Večina znanstvenikov pa jih obravnava zgolj kot metafore in ne kot resničnost.