物理学の未解決問題（ぶつりがくのみかいけつもんだい）では、物理学における未解決問題を挙げる。 物理学の基礎レベルにおいても、また日常みられる複雑な現象においても、未解明の現象は多数存在し、以下に挙げたものはその少数の例にすぎない。
概要

われわれが暮らす自然の振る舞いを理論として、何らかの形式にもとづいて説明することを試みる物理学において、未解決問題の多くはこれら2つの領域の関係として2種類に大別することができる。 ひとつは自然の側から理論へと問いかけるものであり、自然が示す現象や観察結果を既存の理論が未だ説明できない場合である。 他方は、理論が自然へと問うものであり、ある提案されている理論やそれが予測する新たな現象を検証したりより深く調査するための実験を行うことが、現在のところ非常に困難な場合である。 物理学を含め科学の歴史は、基本的にこれら2種類の問いを解決するという営みが両輪となって発展してきた。

ただし、こうした分類も万能なものとはなりえず、問いはしばしば他の学問分野における問いとも関連する。 例えば、統計力学と熱力学との関係を問う問題は、記述のレベルの異なる2つの既存の理論が一方から他方を完全には説明しきれていない問題であり、普通問題はエルゴード理論として数学的問いに集約されると考えられている。 一方、量子論と相対性理論は量子重力という新たな理論によって統合されるべきだと考えられている。また問いには、常温核融合やオーロラの音のように、理論的説明の前にその自然現象そのものの存在に対して意見が分かれるものもある。
主な未解決問題
宇宙の終焉

ダークマター

量子重力理論

ブラックホール、ブラックホール情報パラドックス、ホーキング放射

階層性問題

超新星爆発

大統一理論

理論によって説明されていない未解明の現象
降着円盤ジェット
なぜ、活動銀河核のような特定の天体の周りにある降着円盤は、両極軸に沿って相対論ジェットを放射するのか。
加速膨張する宇宙
観測されているように、なぜ宇宙の膨張が加速しているのか。この加速の原因となっているダークエネルギーの性質とは何か。 もしそれが、宇宙定数によるものであるとするならば、なぜ、その定数はそれほどまでに小さいのにもかかわらず0ではないのだろうか。なぜ、多くの場の量子論によって予言されているように、巨大ではないのか。また、なぜ、未知の対称性によって0ではないのか。宇宙の終焉はいったいどのようなものなのか。
アモルファス固体
流体と通常の固体、ガラス相との間の相転移の性質とはいったい何か。ガラスの一般的な特性を生じさせている物理的な過程とは何か。
時間の矢
なぜ空間と違って時間は一方向にしか進まないのか。なぜ過去は低いエントロピーであった宇宙は、過去と未来が区別できるようになり、熱力学第二法則を持つに至ったのか。
バリオン非対称性
なぜ宇宙には反物質よりも圧倒的に多くの物質が存在するのか。


宇宙定数
なぜ真空の零点エネルギーによって、大きな宇宙定数にならないのか。何がその値を打ち消しているのか。
基礎物理定数
物理定数はそのどれもが絶妙に調整されているかのような値でこの宇宙や物質、生命を形成している。これらの値は定数の異なる別の宇宙が無限に存在する（多元宇宙論）ことで定まっているのか、偶然定まったものか、あるいは何か別の要因や過程があるのか（微調整された宇宙も参照）。
銀河の回転曲線問題
なぜ銀河の外縁部は内縁部と同じ速度で旋回しているのか。ありうる説明として、暗黒物質と修正ニュートン力学が提案されているが、そのうちの片方が真実なのか、それとも両方なのか。
高エネルギー宇宙線
なぜ、宇宙線のうちのいくつかは「神の素粒子」と呼ばれるほどの非常に高いエネルギーをもっているのか。地球近辺には十分にエネルギーのある宇宙線源がないにもかかわらず、なぜそれほどのエネルギーを持っているのか。遠くの線源から放射される宇宙線のうちのいくつかが明らかにGZKカットオフ以上のエネルギーを持っているのはなぜか。
高温超伝導体
なぜ特定の材料は約50Kより非常に高い温度で、超伝導を示すのか。
ニュートリノ質量
ニュートリノに質量を与える仕組みはいったい何か。ニュートリノはそれ自身の反粒子でもあるのか。
地球フライバイ・アノマリー
地球に双曲線軌道で接近したいくつかの太陽系探査機にみられる、計算と一致しない小さな速度変化の原因は何か。[1]
天文単位の永年増加
天文単位系では惑星の動きが力学法則に従っているのに、レーダー観測では惑星は遠ざかっているというデータが得られており、メートルに対して天文単位が増加しているようにみえる。 この現象はどう説明するのか。[1]
月の離心率の増大
月は潮汐摩擦によってゆっくり遠ざかっているが、同時に軌道が少しずつひしゃげていることがレーザー観測から判明している。 力学的モデルとは一致しないこの離心率のわずかな拡大の原因は何か。[1]
乱流
乱流（特にその内部構造）の振る舞いを記述する理論上のモデルを構築することは可能か。
太陽物理学
なぜ、太陽のコロナは太陽表面よりもはるかに熱いのか。
エルゴード理論の証明
集合平均と時間平均は一致するのか。
非対称性の起源
宇宙において、非対称の起源となっているものは何か。
流星の音、オーロラの音
流星と同時に聴こえるとされる音は実在のものだろうか。[2]提案されている電磁波音のような理論は、それを説明するものとなるだろうか。また、同じく古くから伝えられているオーロラの音は本当に存在するのだろうか。[3]存在するなら、それは流星の音と関係したものか、もしくはまったく別なのか。
自然において確認されていない問い・予測
アクシオン
Peccei-Quinn理論（もしくは機構）は強いCP問題の解となるのか。予測されたアクシオンの特性は何か。
宇宙のインフレーション
理論は正しいのか。もしそうならば、インフレーションが発生した時の詳細はどのようなものか。それを引き起こす仮のインフレーション場とは何か。
超光速
光より速く進むことは可能か。
磁気単極子
磁荷を持つ素粒子は存在するのか。もしそうならば、どうしてそれらを検出するのが困難なのか。
陽子崩壊
標準模型以降の多くの理論は陽子崩壊を予言している。陽子は崩壊するのだろうか。もしそうならば、その半減期はどのくらいか。
非摂動的領域における量子色力学（QCD）
QCDの方程式は原子核レベルのエネルギースケールでは未解決である。QCDは原子核および核構成の物理学をどのように作り上げていくのか。
量子重力
どのようにすれば、量子力学は一般相対性理論と統合されて「万物の理論」と呼ばれる理論が構築できるのか。弦理論は量子重力理論への道の途上なのだろうか、それとも袋小路の理論なのだろうか。プランクスケールでの物理的現象について実験と一致する結果を導き出す方法があるのだろうか。
対応原理を適用した量子力学
量子力学の好ましい解釈はあるのか。状態の重ね合わせと波動関数の崩壊のような要素を含む現実の量子の振る舞いの記述は、我々が見ている現実をどのようにして引き起こすのか。
超対称性
超対称性は本当に実現されている対称性なのか。