علم المواد يعتمد على الأسس الفيزيائية التالية:
1- الكيمياء الفيزيائية: وتتعلق بدراسة العمليات الكيميائية والفيزيائية التي تؤثر على خواص المواد، مثل التفاعلات الكيميائية والتوافق الكيميائي للمواد.
2- الكهرباء والمغناطيسية: وتتعلق بدراسة الخواص الكهربائية والمغناطيسية للمواد، مثل التوصيلية الكهربائية والمقاومة الكهربائية والتأثير المغناطيسي.
3- الحرارة: وتتعلق بدراسة الخواص الحرارية للمواد، مثل الحرارة النوعية والتوسع الحراري والتوصيل الحراري.
4- الإشعاع: وتتعلق بدراسة تفاعل المواد مع الإشعاع، مثل الإشعاع الكهرومغناطيسي والإشعاع النووي.
5- الديناميكا الحرارية: وتتعلق بدراسة العلاقة بين الحرارة والحركة، وتستخدم في تفسير الظواهر الحرارية والحركية للمواد.
6- النظرية الكمية: وتتعلق بدراسة خصائص الذرات والجزيئات والإلكترونات والفوتونات وتفاعلاتهم مع بعضهم البعض، وتستخدم في فهم خواص وتفاعلات المواد على المستوى الذري والجزيئي.