Depuis la montée fulgurante de la mécanique quantique au vingtième siècle, grand nombre de conceptions furent renouvelées afin d'inclure les notions parfois très peu intuitives de cette physique. Plusieurs théories classiques ont ainsi trouvé leur homologue quantique. La première théorie ayant réussi à marier la mécanique quantique et la relativité restreinte fut l'électrodynamique quantique.
Cette théorie a connu des réussites spectaculaires et continue à surprendre aujourd'hui. Elle mena directement à la théorie plus large des champs quantiques permettant d'expliquer de façon satisfaisante la plupart des interactions (hormis la gravité). Pouvoir expliquer ces interactions sous une même théorie a permis, entre autres, l'élaboration de théories d'unification. L'électrodynamique quantique, ou QED, permet d'expliquer les interactions entre la lumière et la matière d'une façon très élégante et générale. C'est aussi une théorie d'une précision remarquable par rapport aux expériences (12 chiffres significatifs pour le facteur de Landé).
On amorcera le problème avec un exemple optique très simple, soit la réflexion spéculaire, ce qui permettra de démontrer le principe de Fermat avec des conceptions quantiques. Puis, on enchaînera avec une première approche mathématique de la théorie des champs quantiques. Par la suite, l'étude des champs de Klein-Gordon et de Dirac, combinée aux équations de Maxwell, permettra la dérivation de la densité lagrangienne associée à l'électrodynamique quantique. On apprendra ensuite à appliquer ce formalisme à l'aide des diagrammes de Feynman pour calculer la section efficace de la diffusion électron-positron. Le principe de renormalisation, fondamental en théorie des champs sera abordé avant de terminer sur une discussion portant sur le moment magnétique de l'électron.