परमाणु भौतिकी भौतिकी का वह क्षेत्र है जो परमाणु पदार्थ के अन्य रूपों के अध्ययन के अलावा, परमाणु नाभिक और उनके घटकों और अंतःक्रियाओं का अध्ययन करता है। परमाणु भौतिकी को परमाणु भौतिकी के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए, जो परमाणु का उसके इलेक्ट्रॉनों सहित समग्र रूप से अध्ययन करता है। परमाणु भौतिकी तकनीकें चिकित्सा निदान और कैंसर चिकित्सा में क्रांतिकारी रही हैं। इसके अलावा, परमाणु चिकित्सा प्रक्रियाओं का उपयोग अल्जाइमर रोग का निदान करने, हाइपरथायरायडिज्म का इलाज करने, कोरोनरी धमनी रोग का आकलन करने, ट्यूमर का स्थानीयकरण करने और फुफ्फुसीय एम्बोली का निदान करने के लिए किया जाता है।