En física, el nivel microscópico es el nivel de descripción en que fenómenos que ocurren a escalas no visibles a simple vista son relevantes. En general cuando algunos fenómenos afectan a regiones poco más grande que unos centenares de átomos o moléculas, se requiere una descripción microscópica. Por ejemplo todos los fenómenos que dependen de los detalles de las redes cristalinas, las moléculas, o los átomos e incluso partículas subatómicas (electrones, protones, etc.). En el nivel microscópico, en general, se requiere el uso de las ecuaciones y reglas de la mecánica cuántica. De hecho, algunos fenómenos microscópicos como la conductividad térmica a bajas temperaturas o la superconductividad no pueden ser explicados sin el auxilio de la mecánica cuántica para describir la estructura microscópica de la materia.