簡單的說，牛頓所創的經典物理學（也就是課本里學到的）適用于日常生活中，其有效范圍在宏觀
、低速（遠小于光速）、弱引力。而涉及到微觀世界的規律時，經典物理學往往是失效的；量子物理學便是在描述微觀世界的規律時適用的理論，是對經典物理學的補充與完善。
量子力學是描述微觀物質的理論，與相對論一起被認為是現代物理學的兩大基本支柱，許多物理學理論和科學如原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學以及其它相關的學科都是以量子力學為基礎所進行的。
量子力學是非常小的領域——亞原子粒子的主要物理學理論[1] 。該理論形成于20世紀初期，徹底改變了人們對物質組成成分的認識。微觀世界里，粒子不是臺球，而是嗡嗡跳躍的概率云，它們不只存在一個位置，也不會從點A通過一條單一路徑到達點B[1] 。根據量子理論，粒子的行為常常像波，用于描述粒子行為的“波函數”預測一個粒子可能的特性，諸如它的位置和速度，而非確定的特性[1] 。物理學中有些怪異的概念，諸如糾纏和不確定性原理，就源于量子力學.
電子云
19世紀末，經典力學和經典電動力學在描述微觀系統時的不足越來越明顯。量子力學是在20世紀初由馬克斯·普朗克、尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡、埃爾溫·薛定諤、沃爾夫岡·泡利、路易·德布羅意、馬克斯·玻恩、恩里科·費米、保羅·狄拉克、阿爾伯特·愛因斯坦、康普頓等一大批物理學家共同創立的。量子力學的發展革命性地改變了人們對物質的結構以及其相互作用的認識。量子力學得以解釋許多現象和預言新的、無法直接想象出來的現象，這些現象后來也被非常精確的實驗證明。除通過廣義相對論描寫的引力外，至今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力學的框架內描寫（量子場論）。
量子力學并沒有支持自由意志，只是于微觀世界物質具有概率波等存在不確定性，不過其依然具有穩定的客觀規律，不以人的意志為轉移，否認宿命論。第一，這種微觀尺度上的隨機性和通常意義下的宏觀尺度之間仍然有著難以逾越的距離；第二，這種隨機性是否不可約簡難以證明，事物是由各自獨立演化所組合的多樣性整體，偶然性與必然性存在辯證關系。自然界是否真有隨機性還是一個懸而未決的問題，對這個鴻溝起決定作用的就是普朗克常數，統計學中的許多隨機事件的例子，嚴格說來實為決定性的。
在量子力學中，一個物理體系的狀態由波函數表示，波函數的任意線性疊加仍然代表體系的一種可能狀態。對應于代表該量的算符對其波函數的作用；波函數的模平方代表作為其變量的物理量出現的幾率密度。
量子力學是在舊量子論的基礎上發展起來的。舊量子論包括普朗克的量子假說、愛因斯坦的光量子理論和玻爾的原子理論。
1900年，普朗克提出輻射量子假說，假定電磁場和物質交換能量是以間斷的形式（能量子）實現的，能量子的大小同輻射頻率成正比，比例常數稱為普朗克常數，從而得出普朗克公式，正確地給出了黑體輻射能量分布。
1905年，愛因斯坦引進光量子（光子）的概念，并給出了光子的能量、動量與輻射的頻率和波長的關系，成功地解釋了光電效應。其后，他又提出固體的振動能量也是量子化的，從而解釋了低溫下固體比熱問題。
1913年，玻爾在盧瑟福原有核原子模型的基礎上建立起原子的量子理論。按照這個理論，原子中的電子只能在分立的軌道上運動，在軌道上運動時候電子既不吸收能量，也不放出能量。原子具有確定的能量，它所處的這種狀態叫“定態”，而且原子只有從一個
普朗克
定態到另一個定態，才能吸收或輻射能量。這個理論雖然有許多成功之處，對于進一步解釋實驗現象還有許多困難。
在人們認識到光具有波動和微粒的二象性之后，為了解釋一些經典理論無法解釋的現象，法國物理學家德布羅意于1923年提出了物質波這一概念。認為一切微觀粒子均伴隨著一個波，這就是所謂的德布羅意波。
