把量子力学和相对论结合起来，于是产生了量子场论。量子场论是高能物理的现有理论，高能物理的研究对象是一些比原子核更小的粒子，如光子、电子、质子、介子等等，即所谓基本粒子。由于这些粒子的速度很大，能量很高，所以需要应用相对论的时空概念。粒子可以相互转化，可以产生和湮灭而转化为电子与正电子，又如中子可以转化为质子、电子和反中微子。而质子在一定条件下也可以转化为中子、正电子和中微子。基本粒子的产生和相互转化，在高能情况下是非常普遍的现象，然而这些普遍的现象是非相对论量子力学无法解释的。因此，在量子力学中，已采取了许多成功的步骤来考虑相对论效应，而且建立了符合相对论的量子力学的尝试，已使我们对物质的基本性质有了新的了解，在量子力学的基础上发展了场的量子理论。量子场论把量子力学的原理推广到场的情况，对场和粒子作出统一的描述。在量子场论中，不同种类、不同数目和不同运动状态的粒子，被看成场的不同激发态、粒子间的相互作用就可以看成场的运动和相互作用。这一理论正确地反映了各种形式的物质的粒子性和波动性，可以描述“基本粒子”的相互作用，相互转化、产生和湮灭的过程，在解释不少基本粒子现象上，特别是在研究电磁相互作用和弱相互作用方面，取得了一些成就。近年来在强相互作用方面也有一些进展，例如兰姆效应，电子对的产生和湮灭，许多基本粒子衰变现象等，理论计算与实验结果一致，甚至有时符合的程度是惊人的。同时量子场论的理论方法已经被应用到固体物理、统计物理等研究领域中去，成为这些领域的有力工具。然而目前的量子场论也有严重缺陷，例如在量子场论中用微扰法计算许多物理现象时，计算的第一级近似和实验结果很符合，而高次近似反而不正确，有时结果竟是无穷大，这常称为发散困难。目前虽然对于其中一部分现象可以用重整化理论来消除发散困难，但有很大的人为性，不是根本解决问题的办法。另外，在量子场论中对每一种粒子都需要用一个相应的场来描写。目前已经发现的基本粒子已达三百多种，它们之间的相互作用又是形形色色，很难说以后就不会再有新的粒子发现而引入新的场，因此量子场论还不是一个统一的基本粒子理论，它不能反映已被基本粒子间的相互作用和转化所说明了的物质统一性，它无法解答如下的根本问题：究竟存在多少种粒子？为什么有这样一些粒子？它们之间究竟有怎样的相互作用？这什么有这样一些相互作用？基本粒子究竟有怎样的结构等等。

产生困难的一个原因是以往多数的量子场论的研究，把“基本粒子”看成一个不可再分的点。辩证唯物主义认为：所谓“基本粒子”也是一分为二的，它是由比它更基本的物质所组成，具有内部结构的客体。量子场论产生困难的另一个可能原因是：在“基本粒子”的尺度之内，现有的量子力学和相对论不适用，所以目前的量子场论只能算作是未来的完整的基本粒子理论的前驱性理论，或者说物理学的发展正将得到一个新的飞跃进步，新的理论必将完满地解答量子场论目前所不能解答的问题。正如当初由宏观物理进入微观领域的过渡时期中，旧量子论起了桥梁用用。目前的量子场论也正在为更深入的微观理论铺平道路，整个物理学理论正处在飞跃发展的前夜，对“基本粒子”内部矛盾的探索将大大丰富人们对自然界深处的认识，在物理学的最基本的概念上引起变革，从而对整个物理学产生重大的影响，对生产技术带来新的革命。