物理学では波動と言うと、何らかの物理量の空間分布パターンが伝播する現象を指します。特にそのパターンが周期的であるような波動が頻繁に扱われるが、周期性は波動において必要な性質ではありません。

　周期性を持つ波動、特に、正弦波では、振動数、周期、振幅、波長、波数などの物理量が定義されています。

　波の空間パターンを作る物質や物理量（あるいはその分布）を媒質といいます。空気中を伝わる音波の媒質は空気で、空気の圧力分布のパターンが伝播するのが音波です。水面を伝わる波の媒質は水、地震波の媒質は地球内部を構成するマントルや岩石となります。

　古くは古代ギリシャ時代から、光は波なのか粒子なのかと疑問視されており両方の説が存在していました。1600年代になりオランダの数学者・天文学者・物理学者のクリスティアーン・ホイヘンスが光の波動説を近代風に基礎付けしましたが、一方イギリスのアイザック・ニュートン（1643年～1727年）は光は粒子であるとする説を『光学』において展開しました。

　媒質が無い状態での波動には、ニュートンによる物理学や古典物理学では説明出来ない現象もあります。例えば電子や光を含む電磁波は波動性と粒子性を同時に有しており、これを粒子と波動の二重性とと言います。これは現代物理学によってようやく説明可能になりました。

　1924年、ド・ブローイは物質波という考え方を発表し、その2年後には、この物質波の考え方を発展させてシュレーディンガーが波動力学を構築しました。波動力学では、「物質というものはすべて波としての性質を併せ持っている」と説明されます。この波動力学は、後になりハイゼンベルクのマトリックス力学と実質的に同等のものであるということがやがて理解されるようになり、これらは量子力学として統一されています。