পদার্থবিজ্ঞানের প্রায় সব শাখারই, যেমন কঠিন অবস্থার পদার্থবিজ্ঞান, কণা পদার্থবিজ্ঞান, মহাকাশ পদার্থবিজ্ঞান ইত্যাদির জ্ঞানার্জন-গবেষণার দুইটি প্রধান দিক রয়েছে, তাত্ত্বিক আর পরীক্ষামূলক । পরীক্ষামূলক শাখাটি উপাত্ত সংগ্রহ, উপাত্ত সংগ্রহের প্রণালী এবং পরীক্ষাগারে পরীক্ষণ এর মাধ্যমে প্রাপ্ত ফলাফলের বিস্তারিত ব্যাখ্যা করে। তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের সাথে পরীক্ষণ পদার্থবিজ্ঞানের পার্থক্য হল এই যে, তাত্ত্বিকরা ঘটনাবলী সম্পর্কে ভবিষ্যতবাণী করে থাকেন কিংবা ঘটনার গাণিতিক ব্যাখ্যা দেওয়ার চেষ্টা করেন, যেখানে পরীক্ষণ পদার্থবিদরা তাত্ত্বিকের তত্ত্ব বা ব্যাখ্যার সত্যতা পরীক্ষার মাধ্যমে মিলিয়ে দেখেন।

পরীক্ষণবিদ ও তাত্ত্বিকের কাজের ধারা ভিন্ন হলেও দু'জনের উদ্দেশ্য অভিন্ন—প্রকৃতিকে বোঝা। অহরহ মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে তারা এ উদ্দেশ্য সাধন করেন। পরীক্ষণ পদার্থবিদ প্রকৃতি-বিশ্ব বিষয়ে উপাত্ত সংগ্রহ করেন, যেগুলো প্রয়োজন অনুসারে বিশ্লেষণ করা যেতে পারে। তাত্ত্বিক পদার্থবিদ সংগৃহীত উপাত্তের ব্যাখ্যা দিয়ে থাকেন; কিভাবে বেহতর উপাত্ত সংগ্রহ করা যেতে পারে, পরীক্ষণ কিভাবে সম্পন্ন করা যেতে পারে সে বিষয়ে আলোকপাত করেন।

ইতিহাস
তথ্যসূত্র
আলোকপাত
পরীক্ষণ প্রণালী