Con la parola materia si raggruppano tutte quelle grandezze scientificamente osservabili: più semplicemente la definizione è limitata a quelle entità investigate dalla fisica.

In questo senso, la materia è quindi l'insieme delle più piccole, fondamentali entità fisicamente rilevabili: queste particelle sono dette fermioni e seguono il così detto principio di esclusione di Pauli, che stabilisce che non più di due fermioni possono esistere nello stesso stato quantistico. A causa di questo principio, le particelle che compongono la materia non sono tutte nello stato di energia minima e quindi è possibile creare strutture stabili di fermioni.

La materia che osserviamo è generalmente nella forma di composti chimici, di polimeri, leghe o elementi puri.

In risposta a differenti condizioni termodinamiche come la temperatura e la pressione, la materia si presenta in diverse "fasi", le più familiari (perché sperimentate quotidianamente) delle quali sono: solida, liquida e gassosa. Altre fasi includono il plasma, il superfluido e il condensato di Bose-Einstein. Il processo per cui la materia passa da una fase ad un'altra, viene definito transizione di fase, un fenomeno studiato principalmente dalla termodinamica.