Matematisk fysik er den videnskabelige disciplin, der vedrører grænsefladen mellem matematik og fysik. Journal of Mathematical Physics definerer det som "anvendelsen af matematik i problemer i fysik og udviklingen af matematiske metoder, der er velegnede til sådanne anvendelser og til formuleringen af fysiske teorier."[1] American Mathematical Society placerer matematisk fysik under de brede kategorier partielle differentialligninger og algebraiske geometri med specificerende detaljer om, hvad der udgør de to kategorier.[2]
Eksempler på emner i matematisk fysik er anvendelsen af funktionalanalyse i kvantefysik, anvendelsen af differentialgeometri i generel relativitetsteori, anvendelsen af kombinatorik og sandsynlighedsteori i statistisk fysik og anvendelsen af algebraisk geometri, topologi og kompleks geometri i strengteori.