Cietvielu fizika nosaka saistību starp atsevišķu materiāla daļiņu (atomu, molekulu) un šo daļiņu apvienojumu fizikālajām īpašībām.

Cietvielu fizikas praktiskā nozīme saistīta ar dažādām iekārtām un ierīcēm, kuru darbības pamatā ir atklājumi materiālzinātnē – cietvielu fizikas apakšnozarē, kas nodarbojas ar materiālu pielietojumiem. Izplatītākie pielietojuma piemēri ir pusvadītāju ierīces: mobilie telefoni, televizori un datori. Cietvielu fizikas teorētiskā nozīme saistīta ar materiālu izpētes fundamentālajām problēmām un materiālu īpašību modelēšanu.

Cietvielu fizika ietver vairākas apakšnozares: kristalogrāfiju, materiālzinātni, stiklu fiziku, nanoizmēru fiziku, fāzu pārejas, augstu temperatūru fiziku, zemu temperatūru fiziku, virsmas fiziku, supravadāmību, magnētiskās rezonanses, dielektriķu fiziku, pusvadītāju fiziku, metālu fiziku, polimēru fiziku, cietvielu spektroskopiju un citas apakšnozares. Cietvielu fizika balstās uz termodinamiku, elektrodinamiku, optiku un kvantu fiziku.

Galvenās cietvielu fizikas teorijas: Vīdemana-Franca likums, brīvo elektronu metālos teorija, grupu teorija, zonu teorija, Ginzburga-Landaus teorija. Metodes: rentgena difrakcijas analīze, optiskā un elektronu mikroskopija, optiskā un magnētiskās rezonanses spektroskopija, masspektrometrija un cjtas.

Cietvielu fizikas pirmsākums ir 1853. gads, kad vācu fiziķi Gustavs Vīdemans (Gustav Heinrich Wiedemann) un Rudolfs Francs (Rudolph Franz) atklāja, ka metālos siltuma vadāmības attiecība pret elektrisko vadāmību ir lielums, kas proporcionāls materiāla temperatūrai. Dažādiem metāliem vienādās temperatūrās šī attiecība ir apmēram vienāda. 1878. gadā amerikāņu fiziķis Edvins Holls (Edwin Herbert Hall) atklāja – ja pa vadītāja plāksni plūst strāva un šī plāksne ievietota magnētiskajā laukā, kas perpendikulārs strāvas virzienam, tad uz plāksnes malām rodas potenciālu starpība. Šo spriegumu sauc par Holla spriegumu, bet pašu efektu par Holla efektu. Īpaša nozīme Holla efektam ir pusvadītāju elektrisko īpašību izpētē. 1900. gadā vācu fiziķis Pols Drude (Paul Karl Ludwig Drude) izstrādāja metālu elektriskās vadāmības modeli, ar kura palīdzību iespējams aprakstīt Holla efektu, metālu termisko vadāmību un Vīdemana-Franca likumu. 1927. gadā Arnolds Zommerfelds (Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld) papildināja P. Drudes modeli, pielietojot elektronu aprakstam Fermi-Dīraka statistiku. 1911. gadā Heike Onness (Heike Kamerlingh Onnes) atklāja, ka dzīvsudrabam šķidra hēlija temperatūrā (4.2 K) elektriskā pretestība samazinās līdz nullei. 1912. gadā vācu fiziķi Makss fon Laue (Max Theodor Felix von Laue), Valters Frīdrihs (Walter Friedrich) un Pauls Knippings (Paul Knipping) atklāja rentgena staru difrakciju no kristāliskām struktūrām un pierādīja, ka kristāli sastāv no periodiskā veidā sakārtotiem atomiem. Kristalogrāfijas attīstību aizsāka britu zinātnieki Viljams Bregs (Sir William Lawrence Bragg) un Viljams Bregs (Sir William Henry Bragg), izstrādājot kristālu struktūras noteikšanas metodi (1912) un nosakot kristālu struktūru sārmmetālu halogenīdiem.

Īpaši strauju attīstību cietvielu fizika piedzīvoja 20. gs. vidū, ko veicināja kvantu mehānikas atklājumi. 1925. gadā austriešu fiziķis Volfgangs Pauli (Wolfgang Ernst Pauli), izmantojot kvantu mehānikas priekšstatus un Fermi-Dīraka statisku, izskaidroja metālu paramagnētismu. 1928. gadā šveiciešu fiziķis Felikss Blohs (Felix Bloch) lika pamatus kvantu teorētiskajam cietvielu fizikas aprakstam.

1945. gadā amerikāņu fiziķis un izgudrotājs Viljams Šoklijs (William Bradford Shockley) piedāvāja pusvadītāja pastiprinātāja koncepciju, kuras pamatā ir lauka-efekta princips. 1947. gadā amerikāņu fiziķi Džons Bardīns (John Bardeen) un Volters Brateins (Walter Houser Brattain) uz germānija bāzes izveidoja tranzistoru un pierādīja, ka šī ierīce var strādāt kā pastiprinātājs. 1950. gadā Ļevs Landaus (Ле́в Дави́дович Ланда́у) un Vitālijs Ginzburgs (Вита́лий Ла́заревич Ги́нзбург) izveidoja Ginzburga-Landaus teoriju supravadāmības aprakstam. 1980. gadā Klauss fon Klicings (Klaus von Klitzing), eksperimentējot ar silīcija lauka tranzistoru, apstiprināja 1975. gadā izteikto kvantu Holla efekta teorētisko pareģojumu, kas nosaka Holla pretestības kvantēto dabu. 1986. gadā IBM (International Business Machines Corporation) kompānijas zinātnieki Johanness Bednorcs (Johannes Georg Bednorz) un Karls Millers (Karl Alexander Muller) atklāja, ka bāriju, lantānu un varu saturošos keramiskos materiālos supravadāmības stāvoklis iestājas 35 K (–238 ^oC) temperatūrā, kas ir augstāka nekā vienkāršiem metāliskiem materiāliem. Ar šo atklājumu aizsākās jaunu materiālu – augsttemperatūras supravadītāju – pētījumi. 1988. gadā franču fiziķis Alberts Ferts (Albert Fert) un, neatkarīgi no viņa, vācu fiziķis Pēters Grīnbergs (Peter Andreas Grünberg) feromagnētisko materiālu plānajās kārtiņās atklāja gigantiskās magnetopretestības (giant magnetoresistance, GMR) efektu, kas izpaužas būtiskās materiāla elektriskās pretestības izmaiņās atkarībā no tā magnetizācijas. 2004. gadā Konstantīns Novoselovs (Sir Konstantin Sergeevich Novoselov) un Andrē Geims (Sir Andre Konstantin Geim), izmantojot līmlenti, atdalīja elementāru grafīta slāni – grafēnu, par ko 2010. gadā saņēma Nobela prēmiju. Tālāku pētījumu rezultātā atklājās, ka šim materiālam piemīt ne tikai mehāniskā izturība, bet arī liela elektrovadāmība un siltuma vadāmība, kas ļauj prognozēt tā plašo pielietojamību sensoru un Saules elementu jomā.

Mūsdienu cietvielu fizikas pētījumos tiek attīstītas un pilnveidotas jau eksistējošās teorijas un veidotas jaunas. Galvenā uzmanība tiek pievērsta šādiem virzieniem: nanodaļiņas, oglekļa nanovadi un nanocaurulītes, grafēns, plānās kārtiņas topoloģiskie izolatori, spintronika, klasiskās un kvantu fāzu pārejas un citiem.

Maksa Planka biedrības institūti (Max Planck Gesellschaft) pēta koloīdus, mikrostruktūras, polimērus, pašorganizējošās struktūras. Krievijas Zinātņu akadēmijas Cietvielu fizikas institūts (Институт физики твердого тела Российской академии наук) pēta elektronu transportu pusvadītājos, fāzu pārejas, funkcionālos materiālus mikroelektronikai un optoelektronikai. Tokijas Universitātes Cietvielu fizikas institūtā (東京大学　物性研究所) notiek pētījumi nanoizmēru materiālu fizikā, materiālu modelēšanā. Kalifornijas Universitātē, Losandželosā (University of California, Los Angeles), tiek pētīti pjezoelektriskie materiāli, grafēns.

Nozīmīgākie periodiskie izdevumi: Advanced Materials (kopš 1989. gada; tematika: materiālu zinātne, nanotehnoloģijas, pusvadītāji, supravadītāji, keramika), Nature Materials (kopš 2002. gada; tematika: materiāli enerģijai, magnētiskie materiāli, nanoizmēra materiāli, materiālu modelēšana un teorija), Physica Status Solidi sērijas (a), (b) (kopš 1961. gada; tematika: materiālu sintēze, struktūras analīze, nanostruktūras, virsma, cietvielu struktūru teorētiskie pētījumi, supravadāmība, magnētisms).

Cietvielu fiziķis P. Drude izstrādāja metālu elektriskās vadāmības modeli. F. Blohs lika pamatus kvantu teorētiskajam cietvielu fizikas aprakstam.