L'antimatière a été prédite par Paul Dirac en 1930, comme une conséquence la physique quantique lorsque sa formulation est conforme aux principes de la relativité d'Einstein. On doit à Carl Anderson la découverte, en 1932, du positon (antiélectron).

Lorsqu'une particule rencontre son antiparticule, il y a annihilation, c'est-à-dire qu'elles disparaissent complètement. Selon les principes de conservation à la base de la physique, leur énergie (et leur quantité de mouvement) ne disparaissent pas pour autant. Elles sont prise en charge par la création (processus contraire de l'annihilation) de photons normalement de très énergie (gamma). L'équivalence de l'énergie et de la matière répond ici à la fameuse équation d'Einstein : E = mc², qui signifie que l'énergie E des photons créés est égale au produit par le carré de la vitesse de la lumière c² de la masse m des particules annihilées. Le processus inverse est également possible : des photons de haute énergie peuvent conduire à la matérialisation d'une particule et de son antiparticule. Doivent simplent être respectés, ici encore, les principes de conservation de l'énergie, de la quantité de mouvement, et de la charge. Comme la charge d'un photon est nulle, et que celle des particules créées peut ne pas l'être, on comprend que chaque fois qu'il se crée une particule chargée sont artiparticule (de charge oposée) doit nécessairement apparaître aussi.

Ce principe n'est curieusement pas respecté dans l'univers accessible à l'observation. Celui-ci est très majoritairement composé de matière. l'antimatière y est pratiquement absente. Pourquoi? la réponse à cette question est à l'heure actuelle un des défis que doivent relever conjointement la cosmologie et la physique des particules.