杨振宁对物理学之美，尤其是理论物理学之美有过长期的关注和深入思考，在20世纪80年代初开始发表相关研究著述。他认为理论物理之美不仅存在，还在演变中愈发丰富；理论物理之美不仅给物理学家以美的愉悦，还对他们关键的创新工作具有重要的引导作用。正确归纳、阐述杨振宁的相关思想，不仅具有基本的学术价值，还具有总结与提炼科学方法之作用。
美感兼具客观性和主观性，科学美还具有专业知识属性——不懂科学的人，即便是伟大的艺术家也难以感受到科学所蕴含的独特美。杨振宁对科学美，尤其对物理和数学之美，有过长期的关注和深入的思考。杨振宁有时候一般性地称其为“科学美”，有时候则更具体地称之为“物理美”或“理论物理之美”，而更准确地说，他所关注和思索的，主要是理论物理领域各个层次所展示出来的科学美。
杨振宁所阐述的理论物理美的动态性，其实质就是随着理论物理的发展，有精致的概念、具有美妙结构的理论、具有结构美的数学工具等，不断出现并充实到理论物理之中，从而使理论物理的美更加丰富、更加色彩缤纷。
杨振宁认为理论物理现象美还分为两种，即直观的自然美与抽象或想象的物理美。前者直观可见，杨振宁以彩虹为例予以说明：“早在童年时，看到虹我们会脱口而出‘美极了’。”杨振宁进一步以物理学家对行星轨道的认识、对原子谱线与外界条件无关结论的认识、对微观超导现象的认识为例，说明理论物理的现象美不都如彩虹美那样直观，有些还需要基于一定抽象的专业知识、经过间接的实验测量，以及物理学家的想象，才能被物理学家感受到。
杨振宁以库仑定律、热力学第一、第二定律以及放射元素指数衰变定律等为例，说明这些定律都是对表面上杂乱无章的物理现象精准而简洁的描述，都实现了用一个简单的公式，充分表述某一类复杂现象的目标，揭示了现象背后的本质关系，都是“漂亮的”、“很美的”理论描述。因此，理论物理的描述之美，即指用最为简洁的数学公式对复杂自然现象的描述。
杨振宁深入研究理论物理之美后指出，它包括三个基本层次，分别是：现象之美、理论描述之美与理论结构之美。他同时强调，这三个层次之间并非彼此泾渭分明，不存在明确的分界线。
杨振宁曾指出，理论物理的结构美给予他的是无与伦比的震撼，他由此感受到了“一种庄严感，一种神圣感，一种初窥宇宙奥秘的畏惧感。……(这) 是筹建哥德式教堂的建筑师们所要歌颂的崇高美、灵魂美、宗教美、最终极的美。”
杨振宁和爱因斯坦同为伟大的理论物理学家，共同的研究领域、面对类似的难题、解决难题的类似经历和感悟，使他们有诸多相似的科研心路历程。当杨振宁功成名就后总结其理论物理研究方法时，他常常去学习爱因斯坦在自己类似时期的类似自我描述。
杨振宁叙述的如何以美的观点去指导或影响科学研究的这个案例表明：他之所以能提出重要的规范场理论，有三点十分重要。
第一，他对当时粒子物理学的研究现状以及必须首要解决的关键问题，看得透、把握得准。第二，他乐于深入品味在很多人看来没用的数学理论，如规范不变性的数学描述，虽然当时它看似毫无用处，但他感受到了寓于其中的美妙结构。
第三，最为关键和重要的是，在前两点的基础上，在适当的时侯杨振宁能将那个美妙的数学结构与将要攻克的物理难题，创造性地联系起来，由此发生“化学反应”的结果是涌现建立新理论的思路、彻底解决问题，进而完成重要的科学创造，成功提出规范场理论。