De vastestoffysica bestudeert de fysische eigenschappen van materie in haar gecondenseerde fasen: vaste stoffen en vloeistoffen. Het is de grootste tak van de natuurkunde qua aantal onderzoekers en heeft enkele van de meest belangrijke technologieën van de moderne wereld voortgebracht. Halfgeleiders, supergeleiders, vloeibare kristallen en magnetische materialen vallen allemaal binnen het onderzoeksgebied. De wetenschap onderzoekt hoe atomen en elektronen zich organiseren en hoe die organisatie de eigenschappen produceert die we waarnemen.

Het centrale inzicht is dat collectief gedrag ertoe doet. Een enkel elektron is eenvoudig. Een biljoen elektronen die met elkaar en met een atoomrooster interageren, kunnen verschijnselen veroorzaken die geen enkel deeltje vertoont. Supergeleiding, waarbij stroom vloeit zonder weerstand, is daar een voorbeeld van. Magnetisme is een ander. Topologische isolatoren, die geleiden aan hun oppervlak maar niet in hun binnenste, zijn een recentere ontdekking. De vastestoffysica bestudeert ook faseovergangen: hoe een materiaal van de ene fase naar de andere verandert en wat er gebeurt op het kritieke punt. Het vakgebied overlapt met materiaalkunde, chemie en ingenieurswetenschappen en heeft vooruitgang mogelijk gemaakt op het gebied van computerwetenschappen, energie en geneeskunde.

Onderwerpen in gecondenseerde materie

• Halfgeleiders. Materialen die onder bepaalde omstandigheden geleiden.
• Supergeleiders. Nul weerstand onder een kritische temperatuur.
• Magnetisme. Hoe spins zich in materialen uitlijnen.
• Faseovergangen. Veranderingen tussen vaste, vloeibare en andere toestanden.
• Topologische materialen. Geleidend aan de oppervlakte, isolerend aan de binnenkant.

Vastestoffysica houdt zich niet alleen bezig met vaste stoffen. Het bestudeert ook zachte materie, waaronder polymeren, gels en vloeibare kristallen.