Théorie forgée au début du siècle et qui, avec la relativité, révolutionna la physique. Elle concerne l’infiniment petit, le monde microscopique des particules qui composent les atomes (comme les électrons), tandis que la relativité générale, via la gravitation, gouverne l’infiniment grand. 
La mécanique quantique est l’œuvre commune d’un certain nombre de physiciens. Citons parmi ses pionniers l’Allemand Max Planck (qui en 1900 montra que la matière émettait ou absorbait la lumière par petits paquets, les quanta) Albert Einstein (découvreur en 1905 de la particule de lumière, le photon) et le Français Louis de Broglie (qui en 1923, démontra la dualité onde-corpuscule, autrement dit le fait que les particules de matière ou de lumière pouvaient se comporter indifféremment comme des particules ou comme des ondes). Citons aussi le Danois Niels Bohr, auteur en 1913 d’un modèle de l’atome dans lequel les électrons se répartissent autour du noyau “ comme sur une échelle ”, selon différents niveaux d’énergie discrets. Ils passent de l’un à l’autre en émettant ou absorbant un photon. 
Suivront les travaux notamment de l’Allemand Werner Heisenberg, de l’Autrichien Erwin Schrödinger et de l’Anglais Paul Dirac, qui donneront ses véritables lettres de noblesse à la mécanique quantique. 
Les fondements même de cette théorie sont très déroutantes pour notre sens commun. 
Elle dit ainsi qu’on ne peut pas déterminer simultanément avec précision toutes les caractéristiques (comme la position, la vitesse…) d’un objet quantique, et qu’une incertitude subsistera toujours sur l’une ou l’autre.
Elle décrit en outre l’état d’un système (une particule, par exemple) à un moment donné comme une somme d’états possibles, chacun affecté d’une probabilité de se produire. Mieux : elle dit qu’on ne peut pas faire de mesure sur ce système sans le perturber.
Aujourd’hui, la théorie quantique et la relativité sont toujours incompatibles. Le rêve des physiciens serait de les concilier les deux, à l’image de ce que voulait Einstein.