Paprasčiau tariant, fizikos ir metafizikos santykis yra tas, kad jie yra du skirtingi metodai, kaip įsitraukti ir bandyti apibūdinti tikrovę. Šios dvi disciplinos ne visada egzistavo harmoningai, nes metafizika nagrinėja tai, ką jos praktikai – dažniausiai filosofai ir teologai – laiko už mokslo ribų ir kartais pakeičia mokslo žinias. Šiuolaikinėje eroje daugelis žmonių bandė užmegzti ryšius tarp fizikos ir metafizikos. Šios sąsajos palaiko ribotą pagrindinę mokslo bendruomenę.
Graikiškas žodis meta gali reikšti „po“ arba „už“. Metafizika yra Aristotelio sukurtas terminas, kuris jį vartojo tiesiog reikšdamas faktus, kuriuos jis parašė po to, kai parašė apie fiziką. Tačiau šiuolaikinėje vartosenoje metafizika imta vadinti objektų, kurie nepatenka į grynai mokslinių žinių sritį, tyrimą. Pagrindiniai metafizikos klausimai apima klausimus apie ontologiją, egzistencijos tyrimą ir epistemologiją, tyrinėjimą, kaip žmonės įgyja žinių.
Vakarų pasaulyje iki mokslo revoliucijos metafizika buvo laikoma pagrindiniu žinių apie pasaulį šaltiniu. Visos fizikos teorijos, kurios atrodė prieštaraujančios metafizinėms žinioms – šiuo atveju religijai – buvo laikomos eretiškomis. Garsiausias šio konflikto tarp fizikos ir metafizikos pavyzdys buvo XVI amžiaus mokslininko Galilėjaus Galilėjaus gyvenime, kuris pasiūlė, kad Žemė sukasi aplink saulę, o ne atvirkščiai. Dėl šio įsitikinimo jis didžiąją savo gyvenimo dalį praleido namų arešte.
Tačiau nuo to laiko buvo labiau priimtos mokslinės idėjos, kurios gali atrodyti prieštaraujančios patirčiai ir metafiziniams įsitikinimams. Galilėjaus ir vėlesnių fizikų, tokių kaip Izaokas Niutonas, darbai buvo palyginti gerai toliau tiriami. Dėl to daugelis metafizikų, reaguodami į mokslo pažangą, nori pakeisti savo įsitikinimus, jų visiškai neatsisakydami.
Kvantinių dalelių atradimas, specialusis reliatyvumas ir kiti šiuolaikiniai fizikos reiškiniai privertė daugelį žmonių iš naujo įvertinti savo supratimą apie fizikos ir metafizikos ryšį. Kvantinės dalelės, skirtingai nei didesni materijos vienetai, elgiasi nenuspėjamai ir išplečia jau egzistuojančias šviesos ir materijos kategorijas. Kai kurie teoretikai teigė, kad kvantinių dalelių egzistavimas paneigia deterministinę metafiziką, nors kiti nesutinka. Daugelis žmonių iš šiuolaikinės fizikos sėmėsi idėjų apie visų objektų tarpusavio ryšį, o tai gali lemti jų metafizines prielaidas ar dvasinius išgyvenimus. Tačiau dauguma mokslininkų tai laiko tiesiog metaforomis, o ne tikrove.