Mokslo atradimai daromi eksperimentuojant. Fizika, kuri yra energijos ir materijos tyrimas, nesiskiria. Žinios, kurios skatina fizikos mokslą, įgyjamos taikant mokslinį metodą, kuris apima eksperimentų atlikimą hipotezei įrodyti. Dažniausiai šie eksperimentai atliekami fizikos laboratorijoje, dažniau vadinamoje fizikos laboratorija. Fizikos laboratorijomis taip pat naudojasi studentai, kurie mokosi apie mokslą demonstruodami fizikos laboratorijoje.
Fizika pirmiausia yra susijusi su judesio, šviesos, šilumos ir jėgos sąveika su energija ir medžiaga, todėl fizikos laboratorijoje yra įvairių instrumentų, naudojamų tokiems eksperimentams atlikti. Juose dažniausiai yra svoriui ir matavimui skirti daiktai, pavyzdžiui, stiklinės stiklinės, mėgintuvėliai ir svarstyklės. Be svorio ir matavimo elementų, naudojama daugybė kitų daiktų, tokių kaip šilumos lempos, lęšiai, magnetai, pasvirusios plokštumos, rutuliai, švytuoklės ir bet kokie daiktai, kurių reikia mokslininkui eksperimentui atlikti.
Plačiojo fizikos skėčio disciplinos yra optika, elektra ir magnetizmas, mechanika, akustika, branduolinė ir šiuolaikinė fizika bei termodinamika. Šiose disciplinose yra daugiau nei 20 subdisciplinų, tokių kaip astrofizika, biofizika, geofizika ir branduolinė fizika. Dėl šio plataus diapazono fizikos laboratorija gali turėti ir sudėtingesnę įrangą, pvz., spektroskopus, elektromagnetus, teleskopus ir mikroskopus.
Fizikos laboratorijos dizainas ir funkcijos bėgant metams keitėsi. Išradus kompiuterius ir itin sudėtingą kompiuterių programinę įrangą, šiuolaikinės fizikos laboratorijos leidžia mokslininkams atlikti sudėtingus kompiuterinius modeliavimus atliekant laboratorinius eksperimentus. Kompiuterinis modeliavimas suteikia mokslininkui įrankius, leidžiančius imituoti tikrus įvykius, kitaip nei tradicinis laboratorinis eksperimentas, kuris imituos tik koncepcijas, kurias reikia pritaikyti realiame pasaulyje. Modeliavimas vykdomas kuriant tikslius matematinius įvykių modelius, kuriuos galima ištirti.
Kompiuterinio modeliavimo naudojimas fizikos srityje sukūrė dichotomiją. Tie, kurie naudoja simuliacijas savo hipotezėms įrodyti, vadinami teoriniais fizikais, o tie, kurie pasirenka atlikti klasikinius fizikos eksperimentus fizikos laboratorijoje, vadinami eksperimentiniais fizikais. Iki XXI amžiaus didžiausią pasisekimą turėjo eksperimentiniai fizikai, tačiau tobulėjant technologijoms kompiuteriniai modeliai ir modeliavimas tapo tikslesni, o tai padėjo teoriniams fizikams pasiekti daugiau sėkmės. Nors yra dvi mąstymo mokyklos, jos abi yra svarbios fizikos pažangai, nes eksperimentuotojas dažnai ras nepaaiškinamų reiškinių, kuriuos galima paaiškinti bendradarbiaujant su teoretiku.