Teoreettiseksi fyysikoksi tuleminen edellyttää yleensä fysiikan tai matematiikan tohtorin tutkintoa, tohtorikoulutusta ja usean vuoden työkokemusta fysiikan soveltamisesta. Teoreettiseksi fyysikoksi tuleminen voi viedä monen vuoden oppimista ja kokemusta. Useimmiten teoreettiset fyysikot aloittavat soveltavan fysiikan ja siirtyvät sieltä teoreettiseen fysiikkaan.
Teoreettinen fyysikko, jota joskus kutsutaan matemaattiseksi fyysikoksi, käyttää vain teorioita ja matematiikkaa ennustamaan havaintoja, kuten luonnon tapahtumia. Ne selittävät, miksi luonto toimii niin kuin se toimii, kuten miksi taivas on sininen. Toisin kuin useimmat tieteet, teoreettinen fysiikka ei käytä kokeita tietojen keräämiseen. Kokeita käytetään tukemaan tai poistamaan teorioita sen jälkeen, kun ne on keksitty teoreettisen fyysikon mielessä.
Fysiikan tai matematiikan tohtorin tutkinnon suorittaminen edellyttää teoreettista fyysikkoa. Tämä vaihe kestää keskimäärin kahdeksan vuoden korkeakoulutuksen. Opiskelijat alkavat ansaitsemalla luonnontieteiden kandidaatin tutkinnon, siirtyvät sitten sovelletun fysiikan tai luonnontieteen jatkotutkintoon ja lopulta saavat tohtorin tutkinnon fysiikasta tai matematiikasta. Tämä monimuotoinen astesuunnitelma osoittaa huomattavan määrän tietoa, johon teoreettinen fysiikka voi vaikuttaa.
Toinen vaihe, tohtorikoulutuksen jälkeinen kokemus, edellyttää yleensä matkustamista erikoistuneeseen laitokseen ja oppimista käyttämään fysiikan teorioita ja matematiikkaa havaintojen ennustamiseen. Yleisiä valintoja ovat suuritehoiset fysiikkalaitteet, kuten hiukkaskiihdyttimet ja tähtitieteelliset observatoriot. Kun hyväksytään tohtorikoulutukseen, seuraavat kaksi vuotta ovat täynnä sovellettua fysiikkaa ja julkaisuja. Jokainen uusi havainto on tulkittava ja toimitettava useille tieteellisille aikakauslehdille. Tämä vaihe on ehkä toistettava monta kertaa, jotta hänet palkataan kokopäiväisesti matemaatikkona tai sovelletulla fyysikolla.
Teoreettiseksi fyysikoksi ryhtyminen työkokemuksen hankkiminen on vaikein askel, ja se tulee usein useista jatko-opinto-ohjelmista. Toinen vaihtoehto on palkata kokopäiväinen matemaatikko tai sovellettu fyysikko. Tämä vaihtoehto koskee mitä tahansa opintoaluetta, mutta se edellyttää laajaa tietoa matematiikan ja fysiikan käytöstä ongelmien ratkaisemiseksi uusilla tavoilla. Pankit, varustamot ja yliopistot ovat joitakin vaihtoehtoja, jotka näyttävät erilaisten työkokemusten, jotka ovat pätevien käytettävissä. Yleensä yliopistot tarjoavat työkokemusta apulaisprofessorina ja tutkijana tohtoriohjelman suorittamisen jälkeen.
Ammattilaisena vietettyjen vuosien jälkeen on mahdollista hakea teoreettiseksi fyysikoksi. Työskentely kirjailijana, professorina tai tilastotieteilijänä ovat tavallisia töitä. Jokainen asema edellyttää, että teoreettinen fyysikko tutkii uusia teorioita ja kehittää uusia matematiikka- ja fysiikkamalleja havaintojen selittämiseksi paremmin. Albert Einstein on historian kuuluisin teoreettinen fyysikko, koska hän selitti, että kaikki aine on tiivistynyttä energiaa. Hän myös osoitti, että tila ja aika ovat aina yhteydessä toisiinsa. Hänen monet projektinsa vaihtelivat atomienergiasta mustiin aukkoihin.