Kvanttifyysikko tutkii fyysisiä lakeja, jotka hallitsevat atomi- ja aliatomisia esineitä. Nämä fyysikot ovat tehneet useita uraauurtavia kokeita, jotka ovat mullistaneet ymmärryksemme itse aineen käyttäytymisestä ja luonteesta. Vaikka tutkimus ja kokeilut ovat kvanttifyysikon työn ytimessä, asemaan liittyy usein yhteys korkeakouluun tai yliopistoon, ja tämä kuuluminen voi vaatia fyysikon myös opettamaan luokkia. Lisäksi kvanttifyysikon on usein osallistuttava avustusten pyytämiseen ja osallistuttava julkaisuprosessiin, mukaan lukien paperien kirjoittaminen ja muiden fyysikoiden tutkimusten vertaisarviointi.
Kvanttimekaniikkaan kuuluu aliatomipartikkelien ja muiden esineiden liike ja käyttäytyminen. Siitä tuli vakiintunut tieteellisen tutkimuksen ala 20 -luvulla, kun havaittiin, että alkeishiukkaset eivät käyttäydy Newtonin lakien mukaisesti, jotka kuvaavat suurempien esineiden käyttäytymistä. Atomi- ja aliatomiset esineet käyttäytyvät hyvin arvaamattomalla ja todennäköisellä tavalla. Tämä käyttäytyminen on jyrkässä ristiriidassa suurten esineiden, kuten ajoneuvojen tai jopa planeettojen, käyttäytymisen kanssa. Kvanttifyysikko tutkii todennäköisyyksiä, jotka kuvaavat aliatomikäyttäytymistä.
Kvanttimekaniikan kokeilu, joka on paljon kvanttifyysikon aikaa, voi olla erittäin vaikeaa. Esimerkiksi värin rajoittaminen on ilmiö, joka esiintyy aliatomitasolla. Hadronit koostuvat kvarkkeista, aineen perusyksiköstä, ja jokainen kvarkki saa tietyn ”värin”, joka ilmaisee sen kenttävarauksen, kun sitä havaitaan. Yksi varhaisimmista kvanttimekaniikan kokeista paljasti, että kvarkki ja sen kumppani hadronissa saavat saman ”värin” riippumatta siitä, kuinka kaukana toisistaan hiukkaset ovat toisistaan. Tämä vaikeuttaa kaikkia yrityksiä havaita tällaisia hiukkasia suoraan.
Kvanttifyysikoille suuri osa tutkimuksesta ja tutkimuksesta sisältää hypoteeseja, jotka on johdettu loogisesta, matemaattisesta tai viitteellisestä kehyksestä. Fyysisten kokeiden tapaan suurin osa teoreettisesta tutkimuksesta tehdään fyysikoiden ja matemaatikkojen ryhmillä. On harvinaista, että kvanttifyysikko työskentelee itsenäisesti.
Kvanttifyysikot julkaisevat säännöllisesti tieteellisissä aikakauslehdissä, jotka keskittyvät heidän alaansa. Monet yliopistot palkkaavat hyvin julkaistuja fyysikkoja suorittamaan tutkimusta yliopiston ohjelmassa ja opettamaan yliopisto-opiskelijoita joko perus- tai jatkotutkinnoissa. Yliopistorakenne voi myös vaatia fyysikkoa hakemaan ja ansaitsemaan tutkimusapurahaa valtion virastolta tai yksityiseltä säätiöltä ja jatkamaan julkaisemista kvanttifysiikan alalla.