to sposób uprawiania fizyki polegający na matematycznym opisie praw przyrody, tworzeniu i rozwijaniu teorii, z których wnioski mogą być sprawdzone doświadczalnie. Przykładem może być fizyka matematyczna opisująca zjawiska i teorie fizyczne korzystając z rozwiniętej aksjomatyki matematycznej i obiektów zdefiniowanych w podobny sposób, jak np. rozmaitości. W SMCEBI w dziedzinie fizyki teoretycznej prowadzimy badania w pięciu głównych dziedzinach: teoria fazy skondensowanej, fizyka statystyczna, fizyczne podstawy informacji kwantowej, teoria zjawisk fizycznych w skali nano. Jednak część projektów badawczych jest interdyscyplinarna, a najbardziej innowacyjne pojęcia powstają na granicy tych obszarów.