De natuurkunde of fysica is van oorsprong de tak van wetenschap die algemene eigenschappen onderzoekt en beschrijft van materie, straling en energie, zoals kracht, evenwicht en beweging, fasen en faseovergangen, straling, warmte, licht, geluid, magnetisme en elektriciteit, voor zover hierbij geen scheikundige veranderingen optreden. Dit wil zeggen dat de moleculaire samenstelling van stoffen niet verandert. Formeel is de natuurkunde een beschrijvende en niet een verklarende wetenschap. Daarin verschilt het van de door de oude Grieken ontwikkelde natuurfilosofie, die nauwelijks empirisch en meer speculatief en beschouwend van aard was. Er wordt echter wel gezocht naar samenhang tussen verschillende verschijnselen en naar herleiding van zoveel mogelijk verschijnselen tot zo weinig mogelijk natuurwetten.

Zoals de meeste natuurwetenschappen wordt de natuurkunde beoefend in een wisselwerking tussen theorie en experiment (de zogenaamde wetenschappelijke methode), waarbij theorieën leiden tot experimenten, experimenten kunnen dienen als inspiratie of aanwijzingen voor theorieën, en die theorieën weer kunnen worden getoetst aan experimenten. Natuurkundige theorieën kunnen zeer ingewikkeld worden, hoewel er in beginsel gestreefd wordt naar eenvoud. Een uitspraak van Albert Einstein luidt, dat een verklaring "zo eenvoudig mogelijk" moet zijn, "maar niet eenvoudiger", dus niet ten koste van de juistheid.

Er bestaan vele vakgebieden en onderzoeksgebieden binnen de natuurkunde, die wel raakvlakken met elkaar hebben, zoals de optica en het elektromagnetisme, de geofysica en de seismiek. Ontdekkingen in één discipline kunnen grote gevolgen hebben voor andere disciplines. Methoden en technieken uit de natuurkunde blijken verder binnen vele andere wetenschapsgebieden toepasbaar te zijn.