Penemuan yang dibuat dalam sains dilakukan melalui proses eksperimen. Fisika, yang merupakan studi tentang energi dan materi, tidak berbeda. Pengetahuan yang memajukan ilmu fisika diperoleh dengan mengikuti metode ilmiah, termasuk melakukan eksperimen untuk membuktikan hipotesis. Paling sering eksperimen ini dilakukan di laboratorium fisika, lebih sering disebut laboratorium fisika. Laboratorium fisika juga digunakan oleh siswa yang belajar tentang sains melalui demonstrasi di laboratorium fisika.
Fisika terutama berkaitan dengan bagaimana gerak, cahaya, panas dan gaya berinteraksi dengan energi dan materi, sehingga laboratorium fisika memiliki berbagai instrumen yang digunakan untuk melakukan eksperimen semacam ini. Mereka biasanya dilengkapi dengan barang-barang untuk berat dan ukuran, seperti gelas kimia, tabung reaksi dan timbangan. Selain benda-benda berat dan takaran, ada banyak benda lain yang digunakan, seperti lampu panas, lensa, magnet, bidang miring, bola, bandul, dan segala jenis benda yang dibutuhkan ilmuwan untuk melakukan eksperimennya.
Disiplin dalam payung luas fisika adalah optik, listrik dan magnet, mekanika, akustik, fisika nuklir dan modern, dan termodinamika. Di dalam disiplin ilmu tersebut terdapat lebih dari 20 sub disiplin ilmu, seperti astrofisika, biofisika, geofisika, dan fisika nuklir. Karena jangkauan yang luas ini, laboratorium fisika mungkin juga memiliki peralatan yang lebih canggih, seperti spektroskop, elektromagnet, teleskop, dan mikroskop.
Desain dan fungsi laboratorium fisika telah berubah selama bertahun-tahun. Dengan penemuan komputer dan perangkat lunak komputer yang sangat canggih, laboratorium fisika modern memungkinkan para ilmuwan untuk menjalankan simulasi komputer yang rumit sebagai bagian dari eksperimen laboratorium. Simulasi komputer memberi ilmuwan alat untuk mensimulasikan kejadian nyata, tidak seperti eksperimen laboratorium tradisional yang hanya akan mensimulasikan konsep yang membutuhkan aplikasi dunia nyata agar masuk akal. Simulasi dijalankan dengan membuat model matematis yang akurat dari peristiwa yang dapat dipelajari.
Penggunaan simulasi komputer telah menimbulkan dikotomi dalam bidang fisika. Mereka yang menggunakan simulasi untuk membuktikan hipotesis mereka disebut fisikawan teoretis, sedangkan mereka yang memilih untuk melakukan eksperimen fisika klasik di laboratorium fisika disebut fisikawan eksperimental. Sampai abad ke-21, fisikawan eksperimental paling sukses, tetapi seiring berkembangnya teknologi, model dan simulasi komputer menjadi lebih akurat, membantu fisikawan teoretis lebih sukses. Meskipun ada dua aliran pemikiran, keduanya penting untuk kemajuan fisika, karena sering kali seorang eksperimentalis akan menemukan fenomena yang tidak dapat dijelaskan yang dapat dijelaskan dengan bekerja sama dengan seorang ahli teori.