Teoría gauge, clase de teoría cuántica de campos, una teoría matemática que involucra tanto a la mecánica cuántica como a la teoría especial de la relatividad de Einstein y que se utiliza comúnmente para describir las partículas subatómicas y sus campos de onda asociados. En una teoría gauge existe un grupo de transformaciones de las variables de campo (transformaciones gauge) que deja inalterada la física básica del campo cuántico. Esta condición, denominada invariancia gauge, confiere a la teoría una cierta simetría, que rige sus ecuaciones. En resumen, la estructura del grupo de transformaciones gauge en una teoría gauge particular conlleva restricciones generales sobre la forma en que el campo descrito por esa teoría puede interactuar con otros campos y partículas elementales.
La teoría clásica del campo electromagnético, propuesta por el físico británico James Clerk Maxwell en 1864, es el prototipo de las teorías gauge, aunque el concepto de transformación gauge no se desarrolló completamente hasta principios del siglo XX por el matemático alemán Hermann Weyl. En la teoría de Maxwell, las variables de campo básicas son las intensidades de los campos eléctrico y magnético, que pueden describirse en términos de variables auxiliares (por ejemplo, los potenciales escalares y vectoriales). Las transformaciones gauge en esta teoría consisten en ciertas alteraciones en los valores de esos potenciales que no resultan en un cambio de los campos eléctrico y magnético. Esta invariancia gauge se mantiene en la moderna teoría del electromagnetismo llamada electrodinámica cuántica (q.v.), o QED. Los trabajos modernos sobre las teorías gauge comenzaron con el intento de los físicos estadounidenses Chen Ning Yang y Robert L. Mills (1954) de formular una teoría gauge de la interacción fuerte. El grupo de transformaciones gauge de esta teoría se ocupaba del isospín (q.v.) de las partículas que interactúan fuertemente. A finales de la década de 1960, Steven Weinberg, Sheldon Glashow y Abdus Salam desarrollaron una teoría gauge que trata las interacciones electromagnética y débil de forma unificada. Esta teoría, ahora llamada comúnmente teoría electrodébil, ha tenido un éxito notable y es ampliamente aceptada. A mediados de los años 70 se trabajó mucho en el desarrollo de la cromodinámica cuántica (QCD), una teoría gauge de las interacciones entre quarks (véase quark). Por diversas razones teóricas, el concepto de invariancia gauge parece fundamental, y muchos físicos creen que la unificación final de las interacciones fundamentales (es decir, la gravitacional, la electromagnética, la fuerte y la débil) se logrará mediante una teoría gauge. Véase también teoría cuántica de campos.