Den eksperimentelle delen vil kunne omfatte oppbygging og deltakelse i eksperimenter både lokalt ved Fysisk institutt så vel som ved større utenlandske laboratorier. Studentene vil kunne delta i dataanalyse av eksperimentene og tolkning av resultatene, samt hardwarebaserte detektor- og elektronikkutviklingsprosjekter eller tekniske softwareutviklingsprosjekter. Man kan derfor langt på vei skreddersy et opplegg etter studentens interesser og ønsker. Fagområdet er meget internasjonalt i sin natur og det gjøres eksperimenter ved for eksempel CERN (Genève), RHIC (Brokhaven), OCL (Oslo), JYFL (Jyväskylä), ANL (Argonne) og JINR (Dubna)
Den teoretiske retningen omfatter både teoretisk partikkel- og kjernefysikk, i tillegg til visse områder innen kosmologi og astrofysikk. Også innen den teoretiske fysikken er et utbredt internasjonalt samarbeid av avgjørende betydning.
Partikkel- og kjernefysikken omfatter i hovedsak studiet av universets minste byggesteiner (kvarker og leptoner), kreftene som virker mellom dem, og de enkleste systemene som de bygger opp (hadroner og atomkjerner). Dette betyr også at fysikken som beskrives på denne studieretningen er helt sentral for å forstå utviklingen av universet, fra den tidlige fasen etter Big Bang til den videre oppbygging av tyngre grunnstoffer. Denne kunnskapen er nødvendig for å kunne beskrive mange astrofysiske observasjoner - for eksempel supernovaeksplosjoner, stjernedannelse og stjerners liv og død.
Mye av fysikken som studeres ved denne linjen har også stor betydning for nyere metoder innen medisinsk diagnose og terapi. Syklotronlaboratoriet ved Fysisk institutt er en del av PET-nettverket i Norge og spiller i dag en sentral rolle i produksjon og testing av radioaktive isotoper for flere sykehus.