Atom fiziği, atomların bir bütün olarak incelenmesini ve atomların birbirleriyle olan ilişkilerini kapsayan bir bilim dalıdır. Bu bilim dalı, aşağıdaki konuları inceler: atomların moleküler yapıları; atomların enerji düzeyleri; atomlar arası bağlar; atomların elektromanyetik geçişleri; atom modelleri. Atom fiziği, kuantum mekaniği prensiplerine dayanır. Atom fiziğinin bazı uygulama alanları şunlardır: nükleer fizik; optik ve lazer fiziği; manyetizma ve elektriksel özellikler; malzeme bilimi; parçacık fiziği.