Kvantfüüsik uurib füüsikalisi seadusi, mis reguleerivad aatomi- ja subatomilisi objekte. Need füüsikud on läbi viinud mitmeid murrangulisi katseid, mis on muutnud meie arusaama mateeria käitumisest ja olemusest. Kuigi kvantfüüsiku töö keskmes on uurimine ja eksperimenteerimine, hõlmab see ametikoht sageli kolledži või ülikooliga liitumist ning see seotus võib nõuda, et füüsik peab ka tunde. Lisaks peab kvantfüüsik sageli tegelema stipendiumide hankimisega ja osalema avaldamisprotsessis, sealhulgas paberite kirjutamises ja teiste füüsikute uuringute eelretsenseerimises.
Kvantmehaanika hõlmab subatomiliste osakeste ja muude objektide liikumist ja käitumist. Sellest sai väljakujunenud teadusliku uurimise valdkond 20. sajandil, kui avastati, et elementaarosakesed ei käitu vastavalt Newtoni seadustele, mis kirjeldavad suuremate objektide käitumist. Aatomi- ja subatomilised objektid käituvad väga ettearvamatult, tõenäosuslikult. Selline käitumine on teravas vastuolus suurte objektide, näiteks sõidukite või isegi planeetide käitumisega. Kvantfüüsik uurib tõenäosusi, mis kirjeldavad subatomilist käitumist.
Eksperimenteerimine kvantmehaanika vallas, mis kulutab suure osa kvantfüüsiku ajast, võib olla äärmiselt keeruline. Näiteks värvipiirang on nähtus, mis esineb subatomilisel tasemel. Hadronid koosnevad kvarkidest, aine põhiühikust ja iga kvark omandab vaatlemisel teatud “värvi”, mis tähistab selle väljalaengu. Üks varasemaid kvantmehaanika katseid näitas, et kvark ja selle partner hadronis omandavad sama “värvi” olenemata sellest, kui kaugele osakesed üksteisest eraldatakse. See raskendab katseid selliseid osakesi vahetult jälgida.
Kvantfüüsikute jaoks hõlmavad paljud uuringud hüpoteese, mis on tuletatud loogilisest, matemaatilisest või referentsilisest raamistikust. Nagu füüsikaliste katsete puhul, viivad suure osa teoreetilistest uuringutest läbi füüsikute ja matemaatikute meeskonnad. Harva juhtub, et kvantfüüsik töötab iseseisvalt.
Kvantfüüsikud avaldavad regulaarselt teadusajakirjades, mis keskenduvad nende konkreetsele valdkonnale. Paljud ülikoolid palkavad hästi publitseeritud füüsikuid, kes teevad ülikooli programmi raames uurimistööd ja juhendavad üliõpilasi bakalaureuse- või magistriõppe kursuste tegemisel. Ülikooli struktuur võib ka nõuda, et füüsik taotleks ja teeniks riigiasutuselt või erakapitalilt uurimistoetust ning jätkaks kvantfüüsika alal avaldamist.