对于物理学史的分期，有多种不同的处理方法，如按年代划分，按人物划分，按经济形态划分，按物理学发展的特点分期等。现采用现在物理学史教学中比较通行的分期方法，按照物理科学本身发展的规律，结合社会经济各时期的特点，并考虑到不同时期有不同的研究方法，把物理学发展的历史大体分为三个时期：
1、 物理学的萌芽时期（从远古至16世纪中叶）
科学的萌芽时期，也可以叫作经验科学和自然哲学时期，这个时期包括物理学在内的科学还没有从自然哲学中分化出来，相当于物理学发展的古代时期。这时期大体是在
欧洲文艺复兴及资本主义生产关系广泛发展以前，在我国则在明末以前，在这时期内我国和古希腊形成两个东西交相辉映的文化中心。经验科学已从生产劳动中逐渐分化出来。这时的主要方法是直觉的观察（包括现象的描述与经验的初步总结）与哲学的猜测性思辨。与生产活动及人们的直接感官有关的天文、力、热、声、光（几何光学）等知识首先得到较多发展，除希腊的静力学外，中国在以上几方面在当时都处在领先地位。
2、经典物理时期（16世纪中叶7到19世纪末）
15世纪末资本主义开始萌芽，社会生产力得到了发展，推动了技术与科学的进程。16世纪中叶，
哥白尼提出“日心说”；17世纪晚期，
牛顿建立经典力学体系，标志着近代物理学的诞生；之后，经典热力学、电磁学相继建立，形成了比较完整的经典物理学体系。这时期还建立了系统的观察实验与严密的数学推理相结合的方法。可以进一步划分为1600－1800年经典力学建立与发展阶段和1800－1900年经典物理学各部门分别发展的阶段。
3、现代物理学革命时期（20世纪到现在）
20世纪初相对论与
量子力学的建立，导致了探讨物质结构和相互作用的统一理论以及天体物理等新科学飞速发展，在实验手段、数学工具和逻辑推理方法等方面也都大大进一步。物理学还正在向其他学科渗透，交叉科学大量涌现。物理学的规律和方法正在不断扩大其范围。
现代物理学时期可分为三个阶段：第一阶段(1905—1931年)的特征是广泛应用相对论和量子概念，这个阶段以量子力学的创立和形成而告终，量子力学是牛顿之后第四个基本物理学理论。第二阶段是亚原子物理学阶段(1932—1954年)，在此阶段中物理学深入到了新的物质层次，即原子核的世界。第三阶段(1955年至今)是亚核物理学即宇宙物理学阶段，这个阶段显著的特点是研究新的时间—中间尺度中的现象。
现代物理学的发展，引起人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化，对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化。随着物理学向其他学科领域的推进，产生了一系列物理学的新部门和边缘科学，井为现代科学技术提供了新思路和新方法。