根據弦理論的的物理模型認為組成所有物質的最基本單位是一小段“能量絃線”，大至星際銀河，小至電子，質子，夸克一類的基本粒子都是由這佔有二維時空的“能量線”所組成。在弦理論中，基本物件不是佔據空間單獨一點的基本粒子，而是一維的弦。這些弦可以有端點，或者他們可以自己連線成一個閉合圈環。正如小提琴上的弦，弦理論中支援一定的振盪模式，或者共振頻率，其波長準確地配合。

弦理論是理論物理的一個分支學科，弦論的一個基本觀點是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子，而是很小很小的線狀的“弦”（包括有端點的“開弦”和圈狀的“閉弦”或閉合弦）。弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子，能量與物質是可以轉化的，故弦理論並非證明物質不存在。弦論中的弦尺度非常小，操控它們性質的基本原理預言存在著幾種尺度較大的薄膜狀物體，後者被簡稱為“膜”。直觀的說，我們所處的宇宙空間可能是9+1維時空中的D3膜。弦論是現在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統一起來的理論。

另外，“弦理論”這一用詞所指的原本包含了26度空間的玻色弦理論，和加入了超對稱性的超弦理論。在近日的物理界，“弦理論”一般是專指“超弦理論”，而為了方便區分，較早的“玻色弦理論”則以全名稱呼。1990年代，愛德華·維頓提出了一個具有11 度空間的M理論，他和其他學者找到強力的證據，證明了當時許多不同版本的超弦理論其實是M理論的不同極限設定條件下的結果，這些發現帶動了第二次超弦理論革新。

弦理論會吸引這麼多注意，大部分的原因是因為它很有可能會成為終極理論。目前，描述微觀世界的量子力學與描述宏觀引力的廣義相對論在根本上有衝突，廣義相對論的平滑時空與微觀下時空劇烈的量子漲落相矛盾，這意味著二者不可能都正確，它們不能完整地描述世界。而除了引力之外，量子力學很自然的成功描述了其他三種基本作用力：電磁力、強力和弱力。弦理論也可能是量子引力的解決方案之一。超弦理論還包含了組成物質的基本粒子之一的費米子。至於弦理論能不能成功的解釋基於目前物理界已知的所有作用力和物質所組成的宇宙以及應用到“黑洞”、“宇宙大爆炸”等需要同時用到量子力學與廣義相對論的極端情況，這還是未知數。

但是所有的這一切都還只是堅信這一理論的科學家的假設，因為截止目前為止還沒任何實質性的實驗資料去支撐這一理論，也沒有人對弦理論有足夠的瞭解而做出正確的預測。在曾經的一次實驗中發生的情況十分符合弦理論模型，從而可以證明弦理論所預言的十維空間的正確性，也就肯定了弦理論。不過也有科學家謹慎地指出，這種相似性也許是一種離奇的巧合。MiniBooNE的研究人員正在重新審視他們的結果，以確定背景效應或分析失誤會不會影響他們對電子中微子的計數。與此同時，帕斯（弦理論科學家）和他的同事也在進一步修正他們的理論。帕斯承認：“我們的理論粗看上去有一點投機取巧。不過我認為，仔細討論一種可能的解釋，看看它是否被證實，這也是絕對必要的。”也許在將來造出更強大的電子對撞機後，科學家們就能尋找出超弦理論裡主要的超對稱性學說所預測的超粒子。

物理學家布賴恩·格林（Brian Greene）在《宇宙的琴絃》中談到，過去一談到弦論，人們就感到頭暈腦脹，就算是弦論專家也煩惱不已；而其他物理學家則在一旁嘲笑它不能做出實驗預測；普通人更是對它一無所知。科學家難以同外界說明為什麼弦論如此刺激：為什麼它有可能實現愛因斯坦對大統一理論的夢想，為什麼它有助於我們深入瞭解“宇宙為何存在”這樣深奧的問題。然而從1990年代中期開始，理論開始在觀念上統合在一起，而且出現了一些可檢驗但還不夠精確的預測。外界對弦論的關注也隨之升溫。伍迪·艾倫曾在《紐約人》雜誌的專欄上以嘲弄弦論為題材——也許這是第一次有人用“卡拉比-丘”空間理論來談論辦公室戀情。