素粒子の相互作用（素粒子間に働く力：四つの力を参照）の記述に際し、ゲージ変換に対して作用が不変であるという要請を取り入れた理論のことをゲージ理論と呼ぶ。変換群が U (1) 群のとき、可換ゲージ理論と呼び、電磁相互作用（電磁気力）がこれに相当する。一方, 変換群が非可換群のときは非可換ゲージ理論と呼び、これはヤン（C.N. Yang）とミルズ（R. Mills）により提唱された。今日では、電磁相互作用だけでなく、弱い相互作用（弱い力）、強い相互作用（強い力）、重力相互作用（重力）を合わせた4つの相互作用（力）がすべてゲージ理論で表現できることが知られている。ワインバーグ-サラム理論も参照。