光物理学（optical physics）研究电磁辐射的生成与性质、电磁辐射与物质之间的相互作用，特别是其控制与操纵。它与一般光学、光学工程不同的方面是在于它比较专注于发现与应用新光学现象；但在光物理学、应用光学、光工程学之间，并没有太大的区别，因为光工程学所发展出来的元件、应用光学找到的实际用途，都是光物理学的基础研究所必需的前提，而这基础研究又导致发展出新元件与新用途。研究员时常会同时参与基础研究与应用发展的各种计划，例如，史蒂芬·哈瑞斯（英语：Stephen E. Harris）做实验发现了电磁感应透明现象，他又与莱娜·豪合作对于慢光（slow light）技术的发展贡献良多。

从微波到X射线，横跨整个电磁波谱，对于每一个频率，研究者尝试发展出具有更优良性质的发光源。线性与非线性光学过程、光谱学都囊括在光物理学内。研究者会对于各种线性或非线性光学过程做详细分析。激光与激光光谱学的研究成果已彻底地拓宽了光学的工作范围。量子光学、飞秒光学也是光物理学的重要研究领域。孤独原子对于强劲与超短时电磁场的非线性响应、原子-腔相互作用、电磁场的量子性质，这些高阶论题近期也是光物理学的重点项目。其它重要领域包括纳米光学测量所使用的崭新光学技术、衍射光学、低相干干涉测量术（low-coherence interferometry）、光学相干断层扫描、近场显微镜（near-field microscopy）等等。光物理学的研究成果，时常会促成通讯业、制药业、制造业和甚至娱乐业的惊人进展。