Z drugiej strony wiedza o cząstkach elementarnych pozwala rekonstruować historię Wszechświata; przykładowo odkrycie kwarków i gluonów pozwala przypuszczać, że Wielki Wybuch przechodził przez fazę plazmy kwarkowo-gluonowej.
Obserwacje astronomiczne doprowadziły też do hipotez jak ciemna materia, ciemna energia i inflacja kosmiczna, postulujących istnienie nowych cząstek, nieobecnych w modelu standardowym; przykładowo ciemna materia może się składać z aksjonów. Astronomia z astrofizyką to też podstawowe źródło badań grawitacji. Potwierdziły one ogólną teorię względności Einsteina, a próby kwantowania grawitacji opierają się właśnie na niej i prowadzą do hipotezy grawitonu.
Fizyka cząstek a nagrody Nagrody Nobla Postępy w tej dziedzinie – zarówno doświadczalne, jak i teoretyczne – wielokrotnie nagradzano Nagrodami Nobla w dziedzinie fizyki. Do 2022 roku takich przypadków było ponad 20; począwszy od lat 20. XX w. – co najmniej dwa na dekadę (w latach 60.