Сектори физикаи назариявӣ, соли 1967 ташкил шудааст, назарияи молекули-кинетикии системаҳои конденсӣ, равандҳои барнагарданда дар муҳитҳои конденсӣ, гузаришҳои фазавӣ ва ҳодисаҳои критикӣ, методҳои назариявӣ-майдонии тадқиқи системаҳои квантиро кор карда мебарояд;

      Дар сектори физикаи назариявӣ дар тўли солҳо тадқиқотҳои хосиятҳои физикии (акустикӣ, пйезоэлектрикӣ, оптикӣ, магнето- ва сегнеточандирӣ)  мухитҳои конденсӣ бурда мешаванд, ки бо ошўб ва динамикаи квазизарраҳо (экситонҳо, фононҳо, магнонҳо ва ғ.) ва комплексҳои онҳо (поляронҳо, солитонҳо, солитонҳои алоқаманди магнитӣ-чандирӣ ва ғ.) вобаста мебошад. Бо ин мақсад методи ҳолатҳои умумишудаи когерентӣ тараққӣ дода шуд, ки хосиятҳои назариявӣ-гурўҳӣ ва симметрияи гамилтонианҳои ибтидоиро ба назар мегирад, бо методҳои интеграли функсионалӣ гамилтонианҳо ва муодилаҳои ҳаракати квазиклассикӣ ба даст оварда шуданд (Х.Х.Муминов). Умумияти фазаҳои маъмули геометрии Берри барои ҳолатҳои умумишудаи когерентии дар гурўҳи SU(2S+1) сохташуда ба даст оварда шуданд, ки имконият медиҳад таҳлили амиқи эффектҳои нақбӣ дар наномаводҳои магнитӣ, наноструктураҳои магнитӣ гузаронида шавад, ба монанди Fe8 ва Mn12  бо назардошти ихтисоршавии дарозии спини классикӣ вобаста бо ошўби майдонҳои мултимайдонӣ. (Х.Х.Муминов, Ю.Юсуфӣ). Методи ҳолатҳои умумишудаи когерентӣ дар тадқиқи гузаришҳои фазавии структурӣ дар кристаллҳо (гузаришҳои спин-пайерлсӣ ва фазавии пайерлсии электронӣ), тадқиқи паҳншавии мавҷҳои ғайрихаттии магнитоовозӣ дар маводҳои магнитӣ, тадқиқи масъалаҳои идоракунии хосиятҳои наноструктураҳо бомуваффақият истифода мешавад. (Х.Х.Муминов, Т.Тошов). Методҳои моделсозии компютерӣ дар асоси методи динамикаи молекулавӣ, методи Монте-Карло, назарияи функсияи зиччӣ васеъ истифода шуда истодаанд. (Х.Х.Муминов, Ш.Назиров, Ю.Бойбобоев).

Тавассути методҳои тарҳрезии ададии компютерӣ тадқиқотҳои муодилаҳои эволютсионии ғайрихаттии фазои як ва дучена гузаронида мешаванд, ки ошўбхои ғайрихаттии табиати мухталифро дар муҳитҳои конденсӣ (анти- ва ферромагнетики Гейзенберг, графен, материяи адронӣ дар физикаи энергияҳои баланд ва фавқулбаланд) шарҳ медиҳанд. Аз ҷумла, тадқиқоти устуворӣ ва динамикаи таъсири мутақобилаи солитонҳои динамикии топологии дученаи О(3) сигма-модели вектории ғайрихатии назарияи майдон дар ҳолатхои изотропӣ ва анизотропӣ гузаронида шуд. Бо методҳои тархрезии ададӣ устувории ин намуди солитонҳо ҳангоми қиматҳои гуногуни заряди топологӣ (индекси Хопф) нишон дода шуд. Моделҳои дуртаъсиркунандаи эволютсияи динамикаи таъсироти чандири байниҳамдигарии солитонҳои дученаи топологӣ ба даст оварда шуданд. Каналҳои имконпазири парокандашавӣ ҳангоми бархурди солитонҳои дученаи топологӣ намоиш дода шуд. Ба таври ададӣ ҳаллҳои нави бионӣ (бризерӣ)-и О(3) сигма-модели вектории ғайрихаттӣ ҳам дар ҳолати як ва ҳам дучена ба даст оварда шуданд, ки дорои ҳам динамикаи бризерӣ ва ҳам динамикаи чархзанӣ дар фазои изоспинӣ буда, соҳаҳои мавҷудият ва устувории онҳо муайян гаштаанд. Ин натиҷаҳо аз нуқтаи назари тараққиёти моделҳои ғайритурбативии назарияи майдон ҷолиби диққат мебошанд.  (Х.Х.Муминов, Ф.Ш.Шокиров).