Fysiikan kokeita käytetään fyysisten ilmiöiden tarkkailuun hallituissa tilanteissa, jotta voidaan havaita tietoa maailmankaikkeuden toiminnasta. Joitakin fysiikkakokeita on suoritettu monta kertaa ja niitä käytetään opetustarkoituksiin, kun taas joitain suoritetaan ensimmäistä kertaa ja niiden tarkoituksena on löytää lisää tietoa maailmankaikkeuden luonteesta. Suuri osa nykyaikaisesta fysiikasta koskee vain tarkistamattomia matemaattisia yhtälöitä, mutta kokeellisen fysiikan ala on olennainen osa laajaa fysiikan aluetta.
Fysiikan opiskelijat varhaisesta lukiosta opintojensa kaikkiin vaiheisiin suorittavat säännöllisesti fysiikkakokeita. Lukiossa kokeiden tarkoituksena on yleensä osoittaa ja todistaa yksinkertaiset fyysiset periaatteet opiskelijoille. Ne koskevat yleensä yleisiä aiheita, kuten painovoima tai pyörivä liike. Muita yleisesti käsiteltyjä aiheita ovat sähkö ja nesteiden liike.
Yliopistossa useimmat luokkahuoneen fysiikan kurssit yhdistetään fysiikan laboratorioihin. Tällaisissa laboratoriokursseilla opiskelijat suorittavat laajan valikoiman fysiikan kokeita, jotka vastaavat luokkahuoneessa opittuja aiheita. Yleisesti ottaen nämä aiheet ovat kehittyneempiä kuin lukion kursseilla opetetut. Kokeet ovat vastaavasti tiukempia ja kehittyneempiä. Ne kattavat aiheita, jotka ovat samanlaisia kuin lukiossa opetetut, mutta niissä on paljon enemmän syvyyttä.
Fyysikot ovat teorioineet ja työskennelleet matemaattisen mallin luomiseksi maailmankaikkeudesta jo pitkään. Ehdotetut matemaattiset selitykset fysikaalisille ilmiöille ovat yleensä vuosikymmeniä edellä tiedemiesten kykyä todentaa ne kokeellisesti. Esimerkiksi Einstein kehitti teoriansa suhteellisuusteoriasta ja yleisestä suhteellisuusteoriasta vuonna 1906 ja vastaavasti vuonna 1916. Vaikka osia näistä teorioista on kokeellisesti todennettu, on niistä edelleen olemassa näkökohtia, jotka ovat olemassa vain matemaattisten yhtälöiden muodossa.
Tehokkaiden fysiikkakokeiden tekeminen tulee yhä kalliimmaksi, koska oppiaineet ovat yleensä joko uskomattoman pieniä tai uskomattoman massiivisia. Esimerkiksi Large Hadron Collider rakennettiin todistamaan Higgs-Boson-hiukkasen olemassaolo törmäämällä muihin uskomattoman pieniin hiukkasiin ja tutkimalla törmäyksen tuloksia. Törmäyslaitteen hinta on miljardeja Yhdysvaltain dollareita, ennen kuin edes otetaan huomioon sen käyttämiseen tarvittava valtava määrä energiaa.
Suuri hadronitörmäyslaite on hinnastaan huolimatta erinomainen esimerkki siitä, mikä fysiikkakoe on. Sen tarkoituksena on törmätä hiukkasiin ja tarkkailla törmäyksen seurauksia. Se tekee sen hyvin kontrolloiduissa olosuhteissa – koko laite pidetään tietyssä lämpötilassa ja hiukkaset kiihdytetään hyvin erityisiin nopeuksiin. Kuten muissakin tieteellisissä kokeissa, Large Hadron Collider mahdollistaa tutkijoiden havaita luonnonilmiön hallituissa olosuhteissa. He voivat tehdä omat johtopäätöksensä havaitsemastaan.