Gauge theory, klasse af kvantefeltteori, en matematisk teori, der involverer både kvantemekanikken og Einsteins specielle relativitetsteori, og som almindeligvis bruges til at beskrive subatomare partikler og deres tilhørende bølgefelter. I en gaugeteori er der en gruppe af transformationer af feltvariablerne (gaugetransformationer), som lader kvantefeltets grundlæggende fysik uændret. Denne betingelse, der kaldes gaugeinvarians, giver teorien en vis symmetri, som styrer dens ligninger. Kort sagt medfører strukturen af gruppen af gaugetransformationer i en bestemt gaugeteori generelle begrænsninger for den måde, hvorpå det felt, der beskrives af denne teori, kan interagere med andre felter og elementarpartikler.
Den klassiske teori om det elektromagnetiske felt, der blev foreslået af den britiske fysiker James Clerk Maxwell i 1864, er prototypen på gaugeteorierne, selv om begrebet gaugetransformation ikke blev fuldt udviklet før begyndelsen af det 20. århundrede af den tyske matematiker Hermann Weyl. I Maxwells teori er de grundlæggende feltvariabler styrken af de elektriske og magnetiske felter, som kan beskrives ved hjælp af hjælpevariabler (f.eks. skalar- og vektorpotentialerne). Måletransformationerne i denne teori består af visse ændringer i værdierne af disse potentialer, som ikke resulterer i en ændring af de elektriske og magnetiske felter. Denne måleinvarians er bevaret i den moderne teori om elektromagnetisme kaldet kvanteelektrodynamik (q.v.), eller QED. Det moderne arbejde med gaugeteorier begyndte med de amerikanske fysikere Chen Ning Yang og Robert L. Mills’ forsøg (1954) på at formulere en gaugeteori for den stærke vekselvirkning. Gruppen af gaugetransformationer i denne teori handlede om isospin (q.v.) af stærkt vekselvirkende partikler. I slutningen af 1960’erne udviklede Steven Weinberg, Sheldon Glashow og Abdus Salam en gaugeteori, der behandler elektromagnetisk og svag vekselvirkning på en forenet måde. Denne teori, der nu almindeligvis kaldes den elektrosvage teori, har haft bemærkelsesværdig succes og er bredt accepteret. I midten af 1970’erne blev der arbejdet meget på at udvikle kvantekromodynamikken (QCD), en gaugeteori om vekselvirkningerne mellem kvarker (se kvark). Af forskellige teoretiske grunde synes begrebet gaugeinvarians at være grundlæggende, og mange fysikere mener, at den endelige forening af de fundamentale vekselvirkninger (dvs. gravitationelle, elektromagnetiske, stærke og svage) vil blive opnået ved hjælp af en gaugeteori. Se også kvantefeltteori.