Az atomfizika a fizika egyik alapvető ága, amely az anyag atomos szerkezetével, annak törvényszerűségeivel, a makroszkopikus anyagjellemzők mikroszkopikus magyarázataival foglalkozik.
Az atomfizika szoros kapcsolatban áll többek között a kémiával, az anyagtudománnyal, a szilárdtestfizikával, elméleteit a kvantummechanika posztulátumaira alapozza. Elméletei, illetve kísérleti módszerei összefüggnek a molekulafizikáéival. Az atomfizika továbbá kapcsolatban áll az optikával, mivel egyrészt magyarázza annak sok fontos alapjelenségét, továbbá az optika fontos kísérleti eszközöket biztosít az anyag szerkezetének megismerésére.[1]
Legismertebb művelői közé tartozik Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, Born, Fermi, illetve Hartree. A 20. század kiemelkedő magyar atomfizikusai például Kovács István és Bay Zoltán.