La physique nucléaire est la science qui étudie non seulement le noyau atomique en tant que tel (élaboration d'un modèle théorique) mais aussi la façon dont il interagit lorsqu'une particule arrive « à proximité » (l'ordre de grandeur est 10^{-12 cm}, on parle couramment en physique nucléaire de section efficace dont l'unité est le barn soit 10^-24 cm²) du noyau (obtention de résultats expérimentaux). Après un bref rappel historique, cet article se consacre à décrire :

• la structure nucléaire, qui vise à comprendre comment les nucléons (protons et neutrons) interagissent pour former le noyau ;
• les mécanismes des réactions nucléaire, dont le but est de décrire les différentes façons qu'ont les noyaux d'interagir : fissions, fusions, diffusion (élastique, inélastique), radioactivité, etc. ;
• les domaines d'applications de la physique nucléaire, de la médecine à l'astrophysique, en passant par la production d'énergie, tous ces domaines d'activité exploitent la physique des interaction rayonnement-matière ;