Bycie fizykiem teoretycznym zazwyczaj wymaga doktoratu z fizyki lub matematyki, stażu podoktorskiego oraz kilkuletniego doświadczenia zawodowego w zakresie fizyki. Praca, aby zostać fizykiem teoretycznym, może wymagać wielu lat nauki i doświadczenia. Najczęściej fizycy teoretyczni zaczynają od fizyki stosowanej, a stamtąd przechodzą do fizyki teoretycznej.
Fizyk teoretyczny, czasami nazywany fizykiem matematycznym, używa tylko teorii i matematyki do przewidywania obserwacji, takich jak zdarzenia naturalne. Wyjaśniają, dlaczego natura działa w ten sposób, na przykład, dlaczego niebo jest niebieskie. W przeciwieństwie do większości nauk, fizyka teoretyczna nie wykorzystuje eksperymentów do zbierania danych. Eksperymenty służą do wspierania lub eliminowania teorii po ich wymyśleniu w umyśle fizyka teoretycznego.
Aby zostać fizykiem teoretykiem, wymagane jest uzyskanie doktoratu z fizyki lub matematyki. Ten krok zajmuje średnio osiem lat nauki na poziomie wyższym. Studenci zaczynają od uzyskania tytułu licencjata z nauk przyrodniczych, następnie przechodzą do studiów magisterskich z fizyki stosowanej lub nauk przyrodniczych, a na końcu uzyskują doktorat z fizyki lub matematyki. Ta różnorodność planów studiów pokazuje niezwykły zakres informacji, na które może wpływać fizyka teoretyczna.
Drugi krok, doświadczenie podoktoranckie, zwykle wymaga podróży do wyspecjalizowanej placówki i nauki korzystania z teorii fizyki i matematyki do przewidywania obserwacji. Powszechnym wyborem są obiekty fizyki wysokich energii, takie jak akceleratory cząstek i obserwatoria astronomiczne. Po przyjęciu na studia podoktoranckie następne dwa lata będą pełne fizyki stosowanej i publikacji. Każda nowa obserwacja, która zostanie poczyniona, będzie musiała zostać zinterpretowana i przesłana do kilku czasopism naukowych. Ten krok może wymagać wielu powtórzeń, aby zostać zatrudnionym na pełen etat jako matematyk lub fizyk stosowany.
Aby zostać fizykiem teoretycznym, zdobycie doświadczenia zawodowego jest najtrudniejszym krokiem i często pochodzi z kilku programów podoktoranckich. Inną opcją jest zatrudnienie na pełen etat matematyka lub fizyka stosowanego. Ta opcja ma zastosowanie do każdego kierunku studiów, ale wymaga rozległej wiedzy na temat korzystania z matematyki i fizyki do rozwiązywania problemów na nowe sposoby. Banki, firmy żeglugowe i uniwersytety to niektóre opcje, które pokazują różnorodność doświadczenia zawodowego dostępnego dla osób wykwalifikowanych. Zazwyczaj uniwersytety zapewniają doświadczenie zawodowe jako profesor nadzwyczajny i naukowiec po ukończeniu programu podoktoranckiego.
Po latach pracy zawodowej można ubiegać się o tytuł fizyka teoretycznego. Praca autora, profesora lub statystyka to powszechne zawody. Każde stanowisko wymaga, aby fizyk teoretyczny przeanalizował nowe teorie i opracował nowe modele matematyczne i fizyczne, aby lepiej wyjaśnić obserwacje. Albert Einstein jest najsłynniejszym fizykiem teoretycznym w historii, ponieważ wyjaśnił, że cała materia to skondensowana energia. Udowodnił też, że przestrzeń i czas są zawsze połączone. Jego wiele projektów obejmowało energię atomową i czarne dziury.