Kuantum mekaniği madde ve ışığın, atom ve atomaltı seviyelerdeki davranışlarını inceleyen bir bilim dalıdır. "Nicem mekaniği" veya "dalga mekaniği" adlarıyla da anılır. Kuantum mekaniği, moleküllerin, atomların ve bunları meydana getiren elektron, proton, nötron, kuark, gluon gibi parçacıkların özelliklerini açıklamaya çalışır. Çalışma alanı, parçacıkların birbirleriyle ve ışık, x ışını, gama ışını gibi elektromanyetik radyasyonlarla olan etkileşimlerini de kapsar.
Kuantum, Latince 'quantus' (ne kadar, ne büyüklükte) sözcüğünden gelir ve kuramın belirli fiziksel nicelikler için kullandığı kesikli birimlere gönderme yapar. Mekanik, Latince 'mechanicus' (makinelere ait veya yaratıcı) sözcüğünden gelir. Kuantum mekaniğinin temelleri 20. yüzyılın ilk yarısında Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli gibi bilim insanlarınca atılmıştır. Belirsizlik ilkesi, anti madde, Planck sabiti, kara cisim ışınımı, dalga kuramı, Kuantum alan kuramı gibi kavram ve kuramlar bu alanda geliştirilmiş ve klasik fiziğin sarsılmasına ve değiştirilmesine sebep olmuştur.