量子力學的基本原理包括量子態的概念，運動方程、理論概念和觀測物理量之間的對應規則和物理原理。

在量子力學中，一個物理體系的狀態由狀態函數表示，狀態函數的任意線性疊加仍然代表體系的一種可能狀態。狀態隨時間的變化遵循一個線性微分方程，該方程預言體系的行為，物理量由滿足一定條件的、代表某種運算的算符表示；測量處於某一狀態的物理體系的某一物理量的操作，對應於代表該量的算符對其狀態函數的作用；測量的可能取值由該算符的本徵方程決定，測量的期望值由一個包含該算符的積分方程計算。 （一般而言，量子力學並不對一次觀測確定地預言一個單獨的結果。取而代之，它預言一組可能發生的不同結果，並告訴我們每個結果出現的概率。也就是說，如果我們對大量類似的系統作同樣地測量，每一個系統以同樣的方式起始，我們將會找到測量的結果為A出現一定的次數，為B出現另一不同的次數等等。人們可以預言結果為A或B的出現的次數的近似值，但不能對個別測量的特定結果做出預言。）狀態函數的模平方代表作為其變量的物理量出現的幾率。根據這些基本原理並附以其他必要的假設，量子力學可以解釋原子和亞原子的各種現象。