1929年、W.K.ハイゼンベルクとW.パウリが発表した理論で、粒子の力学として作られた量子力学を場の力学に拡張した。これは素粒子論のほか、固体の物性など広範囲な現象を記述する。現代物理の要石である。この理論では場の変動モードの量子化として粒子像を導入し、粒子の生成・消滅を扱う。ただし、この粒子の「真空（vacuum）」とは「何もない」状態ではなく、単に励起されていない状態の意味になる（→「真空エネルギー」）。