Nadaljnje raziskave na področju jedrske energije, je privedla do razvoja fuzijske orožja (vodikove bombe) v začetku leta 1950. Fiziki zgrajene naprave za preučevanje lastnosti plazme, da bi poskušali doseči nadzorovane fuzije reakcije za uporabo kot vira energije.
Ekipe fizikov uporabljajo vedno bolj zmogljive pospeševalniki delcev raziskati notranjo strukturo jedra in osnovna zgradba snovi. Pri trkih subatomskih delcev v teh pospeševalnike proizvaja široko paleto prej neznanih subatomskih delcev. Owen Chamberlain in Emilio Segre je pokazala obstoj proton z negativnim nabojem, ki se imenuje tudi antiprotonov. Leta 1950 in 60-ih let, Murray GellMann in George Zweig neodvisno pokazali, kako se lahko lastnosti mnogih delcev obračunati, če bi bili sestavljeni iz še manjših delcev, ki Gell-Mann, imenovanih kvarki. Fiziki, ki delajo s teorije glede osnovnih delcev napovedujejo obstoj delcev, ki so jih odkrili leta 1970 in 1980. Ena od njih, Gluon, pomaga kvarki združijo v protone in nevtrone. Drugi delci odkrili vključujejo W delcev in Z delec.
V poznih 1950-ih rakete izvedla prve umetne satelite v vesolje. V naslednjih desetletjih je bilo veliko znanstvenih satelitov dani v orbito ali pošiljajo preko sončnega sistema, ki zagotavlja ogromne količine podatkov o Zemlji in sončnega sistema kot celote. Opazovanja astronomskih objektov dali astrofiziki povečano razumevanje fizikalnih procesov, ki potekajo v zvezdah, v medzvezdni snovi, in v takih predmetov, kot pulsars. Astrofiziki našla dokaze, da se je vesolje začelo na neki točki v enem kozmično eksplozija-the Big Bang, in s pomočjo informacij, pridobljenih iz študije osnovnih delcev, ki jih določi, kako bi lahko vesolje razvilo v svoji današnji obliki.
Znanstveniki so preučevali lastnosti, kot so superprevodnost, z nekaterimi vrstami zadevo razstavljal na ekstremno nizkih temperaturah. Superprevodni magneti so bili razviti za uporabo v znanstvenih instrumentov in drugih naprav. V sredini 1980-ih, J. Georg Bednorz, K. Alex Mller, in drugi ustvarili materialov, ki izkazujejo superprevodnost pri temperaturah precej višja od prej znanih materialov. Mnogi fiziki so verjeli, da bi se ti novi materiali vodijo k razvoju pomembnih
