理论物理是从理论上探索自然界未知的物质结构、相互作用和物质运动基本规律的一门学科，是物理学科其它分支的理论基础，又与自然科学其它领域（如天文学、生物学等）的很多重大基础和前沿研究密切相关。以理论物理研究为基础，面向国际物理前沿领域，主要对黑洞物理、量子理论、宇宙学、生物物理、热力学与统计物理等诸多学科交叉领域的一些物理问题进进行探讨，形成具有鲜明特色理论物理前沿研究方向。

　　在宇宙学方面：中微子拥有质量的这一发现荣获2016年诺贝尔物理学奖，由于中微子在宇宙的演化过程中能够影响宇宙的膨胀和增长历史，于是在宇宙学中可以研究中微子绝对质量及质量层信息，研究结果被SCIENCE CHINA Physics，Mechanics  & Astronomy期刊收录，并且该文章入选ESI高被引全球排名前1%的文章。黑洞物理方面：引力全息性质的发现是引力理论最重要的研究进展之一，在全息框架下，利用纠缠熵和两点关联函数探究了AdS时空质量引力及新Gauss–Bonnet AdS黑洞下的相变行为，究结果被EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C 国际权威期刊收录。量子理论方面：基于随机测量理论实现了量子fisher信息的实验测量方案，实现量子纯态的量子fisher信息测量以及量子混态的量子fisher信息下确界的确定。研究结果被美国物理协会的Physical Review Research期刊收录。