2000年至今，物理學的重大突破不勝列舉，甚至佶屈聱牙的引力波、黑洞探測等物理命題也逐漸成為人們茶餘飯後的談資，下面只摘述一些物理學中對後世影響深遠的重大突破，排名不分先後。

Alan Harvey Guth（阿蘭·古斯）生於1947年，著名美國理論物理學家、宇宙學家。

1978年，在康奈爾大學，古斯走出了宇宙膨脹理論的第一步。當時他參加了羅伯特·迪克關於宇宙平坦性問題的講座。迪克解釋了平坦度問題是如何表明當時“宇宙大爆炸理論”中所缺少的重要東西。宇宙的命運取決於它的密度。如果宇宙的密度足夠大，它就會坍縮成一個奇點，如果宇宙中物質的實際密度低於臨界密度，宇宙就會變得越來越大。

1979年，史蒂文·溫伯格(Steven Weinberg)談到的大統一理論(GUT)又給古斯帶來了靈感。該理論自1974年以來一直髮展至今，解釋了宇宙中大量的物質與反物質的數量之間的關係。除了重力，該理論在直覺上解釋了所有科學上已知的基本力。它確定了在極端熱條件下，如大爆炸之後，電磁、強核力和弱核力會聯合起來形成一個力。溫伯格也強調了宇宙經歷相變的觀點，並強調關於為什麼物質在反物質中占主導地位的討論表明，透過研究宇宙的最初幾秒鐘，就可以得到關於粒子的精確計算。

古斯決定解決這個問題，並在1980年1月的SLAC研討會上首次公佈了他對宇宙膨脹理論的看法，即：古斯假定如果宇宙過冷卻比相變所需的臨界溫度低28個數量級，則可以解釋宇宙的膨脹。

2012年，該理論獲得了物理學大獎：基礎物理學突破獎。

首次直接觀測引力波是在2015年9月14日，並於2016年2月11日由LIGO和Virgo團隊合作宣佈。

以前，引力波只能透過它們對雙星系統中脈衝星時間的影響間接推斷出來。而這兩個LIGO天文臺探測到的波形，與廣義相對論的預測相吻合。廣義相對論預測，一個引力波來自於一對質量分別為36和29倍太陽質量的黑洞的向內螺旋和合並，以及隨後產生的一個訊號，該訊號被命名為GW150914。這是對雙黑洞合併的第一次觀察，既證明了雙恆星質量黑洞系統的存在，也證明了這種合併可能發生在當前宇宙時代的事實。

脈衝星是高度磁化的旋轉中子星，其發射電磁輻射束。只有當發射光束指向地球時才能觀察到這種輻射。中子星非常緻密，並且具有短的，規則的旋轉週期。這在脈衝之間產生非常精確的間隔，對於單個脈衝星，其脈衝的範圍從毫秒到秒。脈衝星被認為是超高能宇宙射線源的候選者之一。

約瑟琳·貝爾·伯奈爾在1967年，她作為一名研究生共同發現了第一顆射電脈衝星。脈衝星的發現被譽為“20世紀最重要的科學成就之一” 。這一發現同時得到了1974年諾貝爾物理學獎的認可，但儘管她是第一個觀察脈衝星的人，但並不是諾貝爾獎項的獲獎者之一。

2018年，約瑟琳·貝爾·伯奈爾因脈衝星的發現獲得了基礎物理學特別突破獎。但是她捐贈了230萬英鎊的全部獎金，用於幫助女性，少數民族和難民學生成為物理學領域的研究人員。