Atomová, molekulová a optická fyzika (AMO) se zabývá studiem interakcí mezi hmotou a hmotou, popř. hmotou a světlem; v měřítku jednoho či více atomů a na energetické stupnici ve výši několika elektronvoltů. Všechna tři odvětví jsou blízce propojena a využívají postupů a teorií klasické a kvantové fyziky. Typické jsou teorie o vyzařování a rozptylu elektromagnetického záření z excitovaných atomů a molekul, analýza spektroskopie a vývoje laserů a maserů a celkově vlastnosti hmoty.
