理论物理研究室是我国粒子物理与核物理理论最重要的研究基地之一。其研究领域涵盖粒子物理、中高能核物理以及粒子天体宇宙学,主要研究目标为探索物质的基本结构、基本相互作用、宇宙的起源和演化。长期以来，理论物理室与国内外大型加速器上的实验紧密结合，并承担着北京正负电子对撞机相关物理的理论研究工作，形成了以唯象研究为主的研究特色。其研究人员具有扎实的研究基础, 严谨的研究学风, 在国际上具有很强的竞争力。

　　2007年9月，中国科学院大科学装置理论物理研究中心成立，为我国大科学装置的物理理论和实验物理分析方法的研究做出了贡献。2013年12月，高能物理前沿研究中心成立。该中心的主要任务是推动国内TeV 高能粒子物理研究，做出有国际影响的工作。