战后，随着天文观测手段日趋先进，宇宙研究的进展很快，宇宙射线正式成为宇宙物理学的一个研究分支。由于从宇宙射线中发现了新的基本粒子，使基本粒子物理学有了飞跃发展。其表现为：1.大型加速器的研制。1947年，美国率先研制成同步四旋加速器，1955年又制成了“超强力电子回旋加速器”。加速器是把粒子加速到足以能轰开质子、中子的设备。2.新的粒子相继发现。例如，带有正电荷的电子的反粒子、比核轻的K介子、比核重的超子等等。3.1956年，美籍华裔物理学家李政道、杨振宁提出宇称不守恒理论，1957年，美籍华裔物理学家吴健雄又以实验证实了宇称不守恒理论。
战后，固体物理研究也进入了一个新阶段。固体物理是在更广泛的范围内研究物性的理论。战后，固体物理的研究转向实用，其中最重要的是在结晶问题、超低温问题和磁性问题上有了突破。