Theo nhiều cách, vật lý học bắt nguồn từ Triết học Hy Lạp cổ đại. Từ những cố gắng đầu tiên của Thales nhằm phân loại vật chất, cho đến lập luận của Democritus về vật chất cấu tạo bởi những hạt nhỏ không thể phân chia được, mô hình địa tâm của Ptolemy trong đó bầu trời là mái vòm đặc, và đến cuốn sách Vật lý của Aristotle (một trong những cuốn sách đầu tiên về vật lý, với nội dung mô tả và phân tích các chuyển động theo quan điểm triết học), và nhiều nhà triết học Hy Lạp khác đã tự phát triển những lý thuyết khác nhau về tự nhiên. Vật lý được coi là một ngành của triết học tự nhiên cho đến tận cuối thế kỷ XVIII.[13][14]

Cho đến thế kỷ XIX, vật lý đã tách ra khỏi triết học và trở thành một ngành khoa học riêng. Vật lý, cũng như các ngành khoa học khác, dựa trên triết học của khoa học để đưa ra những miêu tả phù hợp cho phương pháp khoa học.[15] Phương pháp khoa học áp dụng lý luận tiên nghiệm và hậu nghiệm và sử dụng suy luận Bayes trong đó các quan sát hay bằng chứng được dùng để cập nhật hoặc suy luận ra xác suất cho việc xem xét một giả thuyết có thể là đúng hay không.[16]

Sự phát triển của vật lý học đã mang lại câu trả lời cho nhiều câu hỏi của các nhà triết học trước đây, nhưng cũng đặt ra nhiều câu hỏi mới. Các vấn đề của triết học trong vật lý, triết học của vật lý, bao gồm bản chất của không gian và thời gian, quyết định luận, và những lý thuyết trừu tượng như chủ nghĩa kinh nghiệm, chủ nghĩa tự nhiên và thực tại luận.[17]

Nhiều nhà vật lý cũng đã viết về ý nghĩa triết học trong các công trình của họ, như Laplace, người đưa ra học thuyết quyết định luận nhân quả,[18] và Erwin Schrödinger, khi ông viết về ý nghĩa thực tại của cơ học lượng tử.[19] Stephen Hawking đã gọi nhà toán lý Roger Penrose là người theo chủ nghĩa Plato.[20] Trong thảo luận ở cuốn sách của Penrose, The Road to Reality.[21] Hawking coi Penrose là "người theo chủ nghĩa giản lược không biết đến xấu hổ" và không đồng tình với những quan điểm của Penrose.[22]