Με απλά λόγια, η σχέση μεταξύ της φυσικής και της μεταφυσικής είναι ότι είναι δύο διαφορετικές μέθοδοι εμπλοκής και προσπάθειας περιγραφής της πραγματικότητας. Αυτοί οι δύο κλάδοι δεν υπήρχαν πάντα αρμονικά, καθώς η μεταφυσική ασχολείται με αυτό που οι ασκούμενοι της —συνήθως φιλόσοφοι και θεολόγοι— θεωρούν ότι είναι πέρα από τη σφαίρα της επιστήμης και μερικές φορές ότι αντικαθιστούν την επιστημονική γνώση. Στη σύγχρονη εποχή, πολλοί άνθρωποι προσπάθησαν να συνδέσουν τη φυσική και τη μεταφυσική. Αυτοί οι σύνδεσμοι έχουν περιορισμένη υποστήριξη στην κύρια επιστημονική κοινότητα.
Η ελληνική λέξη meta μπορεί να σημαίνει είτε «μετά» ή «πέρα». Η Μεταφυσική είναι ένας όρος που επινοήθηκε από τον Αριστοτέλη, ο οποίος τον χρησιμοποίησε για να σημαίνει απλώς τα γεγονότα που έγραψε αφού έγραψε για τη φυσική. Στη σύγχρονη χρήση, ωστόσο, η μεταφυσική αναφέρεται στη μελέτη αντικειμένων έξω από το πεδίο της καθαρά επιστημονικής γνώσης. Τα κεντρικά ερωτήματα της μεταφυσικής περιλαμβάνουν ερωτήσεις σχετικά με την οντολογία, τη μελέτη της ύπαρξης και την επιστημολογία, τη μελέτη του πώς οι άνθρωποι αποκτούν γνώση.
Στον δυτικό κόσμο πριν από την επιστημονική επανάσταση, η μεταφυσική θεωρούνταν η κύρια πηγή γνώσης για τον κόσμο. Οποιεσδήποτε θεωρίες στη φυσική που φαινόταν να έρχονται σε αντίθεση με τη μεταφυσική γνώση – στην περίπτωση αυτή τη θρησκεία – θεωρούνταν αιρετικές. Το πιο διάσημο παράδειγμα αυτής της σύγκρουσης μεταξύ φυσικής και μεταφυσικής ήταν στη ζωή του επιστήμονα του 16ου αιώνα Galileo Galilei, ο οποίος πρότεινε ότι η Γη περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο και όχι το αντίστροφο. Πέρασε μεγάλο μέρος της ζωής του σε κατ’ οίκον περιορισμό ως αποτέλεσμα αυτής της πεποίθησης.
Από τότε, ωστόσο, υπήρξε μεγαλύτερη αποδοχή επιστημονικών ιδεών που μπορεί να φαίνεται ότι έρχονται σε αντίθεση με εμπειρίες και μεταφυσικές πεποιθήσεις. Το έργο του Γαλιλαίου και των μεταγενέστερων φυσικών, όπως ο Ισαάκ Νεύτων, στάθηκε σχετικά καλά υπό περαιτέρω εξέταση. Ως αποτέλεσμα, πολλοί μεταφυσικοί είναι πρόθυμοι να τροποποιήσουν τις πεποιθήσεις τους, χωρίς να τις απορρίψουν πλήρως, ως απάντηση στην επιστημονική πρόοδο.
Η ανακάλυψη των κβαντικών σωματιδίων, η ειδική σχετικότητα και άλλα σύγχρονα φαινόμενα φυσικής έχουν κάνει πολλούς ανθρώπους να επαναξιολογήσουν τις αντιλήψεις τους για τη σχέση μεταξύ φυσικής και μεταφυσικής. Τα κβαντικά σωματίδια, σε αντίθεση με τις μεγαλύτερες μονάδες ύλης, συμπεριφέρονται με τρόπους που είναι απρόβλεπτοι και που τεντώνουν προϋπάρχουσες κατηγορίες φωτός και ύλης. Μερικοί θεωρητικοί έχουν υποστηρίξει ότι η ύπαρξη κβαντικών σωματιδίων αναιρεί την ντετερμινιστική μεταφυσική, αν και άλλοι διαφωνούν. Πολλοί άνθρωποι έχουν αντλήσει ιδέες από τη σύγχρονη φυσική σχετικά με τη διασύνδεση όλων των αντικειμένων, που μπορεί να πληροφορούν τις μεταφυσικές τους υποθέσεις ή τις πνευματικές εμπειρίες τους. Οι περισσότεροι επιστήμονες, ωστόσο, τα θεωρούν απλώς ως μεταφορές παρά ως πραγματικότητα.