핵물리학（核物理學, 영어: nuclear physics）은 원자핵을 연구하는 물리학의 분과다. 이름에 ‘핵’이 들어가기 때문에 원자물리학（atomic physics）과 혼동되기도 하지만, 다른 분야다.

핵물리학의 시작에 대해서는 의견이 분분하다. 1896년에 앙리 베크렐이 방사선을 발견하면서 시작되었다고 하기도 하고, 1911년에 어니스트 러더포드가 원자는 양전하를 띤 핵과 핵을 둘러싸는 전자로 구성되어 있음을 밝히면서 시작되었다고도 한다.

오늘날 핵물리학의 영역은 점점 확대되고 있다. 핵 자체가 가지고 있는 특성, 핵 속에 존재하는 핵자들 사이의 상호작용, 경입자와 중간자, 핵자의 상호작용, 핵자를 구성하는 쿼크와 글루온의 상호작용 등이 모두 핵물리학의 영역이며, 더 나아가 일반 모형의 옳고 그름을 판단하는 도구로도 사용된다.