故障物理学是故障物理方法的理论基础。故障物理方法从物理、化学的微观结构的角度出发，研究材料、零件（元器件）和结构的故障机理，并分析工作条件、环境应力及时间对产品退化或故障的影响，从而为产品的设计改进、预测评估提供基础。故障物理方法主要有两大任务：

1、认识故障机理

人类对世界的认识总是在不断的深入，科学家和工程师们对故障机理的认识也是在逐渐加深当中。认识故障机理是故障物理学的首要任务，只有认识了发生故障的根本原因，才能够从源头上切断故障发展路径，或者延缓故障的发生，从而提高产品的可靠性。

认识故障机理有很多途径，人们认识世界的各种方法都可以应用到认识产品的故障机理上。例如可以通过对已发生的故障的深入分析，通过观测定位到故障点，剖析故障发生的物理根源。如果是新研究的产品，没有历史故障信息，则可以通过实验室模拟真实环境的方法激发故障的发生，同样利用观测的手段来定位故障。限于人们目前的认知能力和认知水平，有些故障机理可能无法获得，随着人们认识故障的活动的不断开展以及观测水平的提高，这些问题的根源将会越来越清晰的展现出来。

2、刻画故障行为

人们认识了故障机理之后，总结规律来描述故障机理的过程，称为刻画故障行为。描述故障机理可以通过拟合物理方程来显现，也就是建立故障物理模型。 故障物理模型可以将发生该机理的时间与结构材料、环境载荷条件相关联，可以实现定量优化设计、优选材料，为可靠性的提高提供依据。

故障行为还包括了故障由机理的传播模型，故障机理传播是指故障从某一部位最先发生，通过影响周边的物理因素，例如结构、材料和环境载荷而进行传播的过程。这一过程通常采用建立系统故障关系模型的方法来进行。