Fizik zarah moden menumpukan penyelidikannya pada zarah-zarah subatom yang mempunyai struktur yang kurang, berbanding dengan atom. Zarah-zarah ini termasuk elektron, proton, dan neutron (sebenarnya, proton dan neutron adalah zarah komposit yang terdiri daripada kuark-kuark), serta zarah-zarah yang dihasilkan oleh proses penyinaran dan penyerakan (seperti foton, neutrino, dan muon), bersama-sama dengan berbagai-bagai zarah eksotik.

Sebenarnya, istilah zarah merupakan nama yang tidak kena kerana dinamik-dinamik fizik zarah dikuasai oleh mekanik kuantum. Oleh itu, zarah-zarah menampilkan kembaran zarah gelombang yang menunjukkan tindakan bak zarah di bawah keadaan-keadaan uji kaji yang tertentu dan tindakan bak gelombang di bawah keadaan-keadaan yang lain (berdasarkan alasan-alasan teknik, zarah-zarah diperihalkan sebagai keadaan vektor dalam ruang Hilbert; sila lihat teori medan kuantum). Mengikut kelaziman ahli-ahli fizik zarah, kita akan menggunakan istilah "zarah asas" untuk merujuk kepada objek-objek seperti elektron dan foton, dengan pemahaman bahawa "zarah-zarah" ini juga menampilkan sifat-sifat bak gelombang.

Semua zarah dan saling tindaknya yang dicerap sehingga hari ini boleh diperihalkan melalui teori medan kuantum yang digelarkan Model Piawaian. Model Piawai mempunyai 40 spesies zarah asas (24 fermion, 12 boson vektor, dan 4 skala) yang boleh bergabung untuk membentuk zarah-zarah komposit, dan telah menyebabkan beratus-ratus spesies zarah yang lain ditemui sejak dekad 1960-an. Model Piawai didapati serasi dengan hampir semua ujian uji kaji yang telah dijalankan sehingga hari ini. Bagaimanapun, kebanyakan ahli fizik zarah mempercayai bahawa model ini adalah pemerihalan Alam Semula Jadi yang tidak lengkap, dan sebuah teori yang lebih asas akan ditemui. Pada tahun-tahun kebelakangan ini, pengukuran-pengukuran jisim neutrino telah membekalkan penyimpangan-penyimpangan uji kaji yang pertama bagi Model Piawai.

Fizik zarah mempunyai kesan yang besar terhadap falsafah sains. Sesetengah ahli fizik zarah menyokong reduksionisme yang merupakan satu sudut pandangan yang telah dikritik oleh ahli-ahli falsafah dan ahli-ahli sains. Sebahagian perdebatannya mereka diperihalkan di bawah.