В современной теоретической физике векторные величины применяются для моделирования различных физических процессов. 2 Например, некоторые физические поля (магнитное и электромагнитное, сила тяжести) рассматриваются как векторные поля. 2 Такая модель позволяет применять к изучаемым понятиям удобные методы математических расчётов. 2

Также в квантовой механике, квантовой теории поля и других областях слово «вектор» используется для обозначения такого объекта, как вектор состояния. 5 Этот вектор может иметь любую размерность и, как правило, он бесконечномерен. 5

Кроме того, в релятивистской физике и современной теоретической физике под векторами и векторными величинами понимаются прежде всего векторы четырёхмерного пространства-времени и непосредственно с ним связанные (отличающиеся на скалярный множитель от векторов 4-перемещения) — 4-векторы. 5