Yksinkertaisesti sanottuna fysiikan ja metafysiikan välinen suhde on, että ne ovat kaksi erilaista tapaa ottaa yhteyttä todellisuuteen ja yrittää kuvata sitä. Nämä kaksi tieteenalaa eivät ole aina olleet harmonisia, koska metafysiikka käsittelee sitä, mitä sen harjoittajat – yleensä filosofit ja teologit – pitävät tieteen ulottumattomissa ja joskus tieteellisen tiedon syrjäyttävänä. Nykyaikana monet ihmiset ovat yrittäneet luoda yhteyksiä fysiikan ja metafysiikan välille. Näillä yhteyksillä on rajallinen tuki valtavirran tiedeyhteisössä.
Kreikan sana meta voi tarkoittaa joko “jälkeen” tai “jälkeen”. Metafysiikka on termi, jonka loi Aristoteles, joka käytti sitä tarkoittamaan yksinkertaisesti tosiasioita, jotka hän kirjoitti fysiikan kirjoittamisen jälkeen. Nykyaikaisessa käytössä metafysiikka on kuitenkin tullut viittaamaan puhtaasti tieteellisen tiedon ulkopuolelle jäävien esineiden tutkimukseen. Metafysiikan keskeisiin kysymyksiin kuuluvat kysymykset ontologiasta, olemassaolon tutkimisesta ja epistemologiasta, siitä, miten ihmiset hankkivat tietoa.
Länsimaissa ennen tieteellistä vallankumousta metafysiikkaa pidettiin ensisijaisena tiedon lähteenä maailmasta. Kaikki fysiikan teoriat, jotka näyttivät olevan ristiriidassa metafyysisen tiedon – tässä tapauksessa uskonnon – kanssa, pidettiin harhaoppisina. Tunnetuin esimerkki tästä fysiikan ja metafysiikan välisestä ristiriidasta oli 16 -luvun tiedemiehen Galileo Galilein elämässä, joka ehdotti, että maapallo pyörii auringon ympärillä eikä päinvastoin. Hän vietti suuren osan elämästään kotiarestiin tämän uskomuksen seurauksena.
Siitä lähtien on kuitenkin hyväksytty enemmän tieteellisiä ajatuksia, jotka saattavat näyttää ristiriidassa kokemusten ja metafyysisten uskomusten kanssa. Galileon ja myöhempien fyysikoiden, kuten Isaac Newtonin, työ on pysynyt suhteellisen hyvin jatkotutkimuksen alla. Tämän seurauksena monet metafyysikot ovat valmiita muuttamaan uskomuksiaan hylkäämättä niitä kokonaan vastauksena tieteelliseen kehitykseen.
Kvanttihiukkasten löytäminen, erityinen suhteellisuusteoria ja muut modernit fysiikan ilmiöt ovat saaneet monet ihmiset arvioimaan uudelleen ymmärryksensä fysiikan ja metafysiikan välisestä suhteesta. Toisin kuin suuret aineyksiköt, kvanttihiukkaset käyttäytyvät arvaamattomalla tavalla ja venyttävät olemassa olevia valon ja aineen luokkia. Jotkut teoreetikot ovat väittäneet, että kvanttihiukkasten olemassaolo kieltää deterministisen metafysiikan, vaikka toiset ovat eri mieltä. Monet ihmiset ovat saaneet ajatuksia nykyaikaisesta fysiikasta kaikkien esineiden toisiinsa kytkeytymisestä, mikä voi kertoa heidän metafyysisille oletuksilleen tai hengellisille kokemuksilleen. Useimmat tiedemiehet pitävät näitä kuitenkin vain metaforina eikä todellisuutena.