Gauge theory, a kvantumtérelmélet osztálya, a kvantummechanikát és Einstein speciális relativitáselméletét egyaránt magában foglaló matematikai elmélet, amelyet általában a szubatomi részecskék és a hozzájuk tartozó hullámterek leírására használnak. A gauge-elméletben létezik a mezőváltozók transzformációinak egy csoportja (gauge-transzformációk), amely a kvantumtér alapvető fizikáját változatlanul hagyja. Ez a feltétel, amelyet gauge-invarianciának nevezünk, bizonyos szimmetriát ad az elméletnek, amely szabályozza az egyenleteit. Röviden, a gauge-transzformációk csoportjának szerkezete egy adott gauge-elméletben általános korlátozásokat von maga után arra vonatkozóan, hogy az adott elmélet által leírt mező hogyan léphet kölcsönhatásba más mezőkkel és elemi részecskékkel.
A James Clerk Maxwell brit fizikus által 1864-ben javasolt elektromágneses mező klasszikus elmélete a mérőelméletek prototípusa, bár a mérőtranszformáció fogalmát csak a 20. század elején dolgozta ki teljesen Hermann Weyl német matematikus. Maxwell elméletében az alapvető térváltozók az elektromos és a mágneses tér erősségei, amelyeket segédváltozókkal (pl. skalár- és vektorpotenciálokkal) lehet leírni. Ebben az elméletben a gauge-transzformációk ezen potenciálok értékeinek bizonyos változásaiból állnak, amelyek nem eredményezik az elektromos és mágneses mezők változását. Ez a gauge-invariancia megmarad az elektromágnesesség modern elméletében, amelyet kvantumelektrodinamikának (q.v.) vagy QED-nek neveznek. A gauge-elméletekkel kapcsolatos modern munka Chen Ning Yang és Robert L. Mills amerikai fizikusok kísérletével kezdődött (1954), hogy megfogalmazzák az erős kölcsönhatás gauge-elméletét. Ebben az elméletben a gauge-transzformációk csoportja az erős kölcsönhatású részecskék izospinjével (q.v.) foglalkozott. Az 1960-as évek végén Steven Weinberg, Sheldon Glashow és Abdus Salam kidolgozott egy olyan gauge-elméletet, amely az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatást egységesen kezeli. Ez az elmélet, amelyet ma általánosan elektrogyenge elméletnek neveznek, figyelemre méltó sikereket ért el, és széles körben elfogadott. Az 1970-es évek közepén sok munka folyt a kvantumkromodinamika (QCD), a kvarkok közötti kölcsönhatások (lásd kvark) mérőelméletének kidolgozására. Különböző elméleti okokból a gauge-invariancia fogalma alapvetőnek tűnik, és sok fizikus úgy véli, hogy az alapvető kölcsönhatások (azaz a gravitációs, elektromágneses, erős és gyenge kölcsönhatások) végleges egyesítését egy gauge-elmélet fogja elérni. Lásd még: kvantumtérelmélet.