La física computacional es un campo que utiliza tanto fórmulas físicas existentes como algoritmos numéricos para realizar cálculos a gran escala con computadoras que llevarían mucho tiempo y serían tediosos de realizar a mano. Esencialmente, es una rama de la física que se ocupa de hacer modelos matemáticos y soluciones mediante el uso de computadoras y programación. Los modelos matemáticos que los físicos pretenden crear a menudo involucran grandes cantidades de información que requieren computadoras muy poderosas para procesar.
La clasificación exacta de la física computacional en el campo general de la física se debate a menudo. Algunos lo consideran una rama de la física teórica, ya que tiende a involucrarse en áreas de la física que aún son profundamente teóricas y con poco apoyo experimental sólido. Otros creen que debería considerarse una rama de la física experimental, ya que los datos utilizados normalmente provienen de experimentos. Sin embargo, en su mayor parte, los científicos están de acuerdo en que se encuentra en algún lugar entre las dos disciplinas y tiene componentes tanto teóricos como experimentales.
La física moderna depende en gran medida de las computadoras para resolver gran parte de los complejos aspectos matemáticos de los experimentos y las teorías. Los campos de la física como la astrofísica, la mecánica de fluidos y la física del acelerador dependen de la programación y la computación. En física de aceleradores, por ejemplo, las computadoras deben monitorear, registrar y analizar grandes cantidades de información cada vez que las partículas chocan en un acelerador de partículas. La física computacional del estado sólido intenta descubrir el vínculo entre las propiedades atómicas de los sólidos y sus propiedades a gran escala mediante el análisis de grandes cantidades de información sobre los sólidos a nivel molecular.
Hay muchas otras tareas que se resuelven a través de la computación que pueden agruparse libremente en el campo de la física computacional. A menudo, tareas como resolver ecuaciones diferenciales e integrales o evaluar matrices muy grandes se utilizan para realizar cálculos sobre sistemas físicos. Estas tareas podrían clasificarse fácilmente como matemáticas puras, que son matemáticas realizadas únicamente por el bien de las matemáticas. Sin embargo, cuando se realizan para discernir información relacionada con la física, pueden caer fácilmente en la categoría de física computacional.
Muchas universidades ofrecen cursos de física computacional, aunque es poco común recibir instrucción preuniversitaria en el campo. Los cursos universitarios de introducción tienden a enseñar principios básicos de programación y cómo aplicarlos a problemas relacionados con la física. Los cursos posteriores, a menudo impartidos a nivel de posgrado, enseñan cómo manipular y resolver grandes problemas compuestos por grandes cantidades de datos mediante el uso de algoritmos y prácticas de programación avanzadas.