Toprak doğal, karmaşık ve gözenekli bir sistemdir. Katı-sıvı ve gaz fazlarından oluşan heterojen bir yapıya sahiptir. Mineral fazı oluşturan farklı toprak fraksiyonlarının birim kütle içerisindeki karışım oranları ve paketlenme düzenleri ve toprak fazları arasındaki karşılıklı ilişkiler toprağın yapısal davranışını ortaya koymaktadır. Yani, toprağın mekaniksel davranışı, uygulanan kuvvet, gerilim, hidrolik yük, elektriksel potansiyel ve sıcaklık farklılıkları altında fazlar arasındaki etkileşimin bir göstergesi olarak ortaya çıkmaktadır.

Toprağın mühendislik özelliklerinin toprak kompozisyonuna bakılarak kantitatif olarak belirlenmesi, Toprak Fiziği, bitkilerin gelişmesinde önemli etkileri olan ve toprağın fiziksel davranışlarını belirleyen katı (mineral-organik parçacıklar), sıvı (toprak suyu) ve gaz (toprak havası) fazlarını ve bunlar arasındaki ilişkileri inceleyen; topraktaki enerji alışverişi ve madde taşınım süreçlerini irdeleyen bir bilim dalıdır. Göreceli olarak genç bir bilim dalı olan Toprak Fiziği, matematik ve fizik (mekanik, optik, elektrik, nükleer fizik, ısı, termodinamik) başta olmak üzere değişik bilim alanlarından yararlanmaktadır. Ayrıca, Toprak Fiziği; pedoloji, hidroloji, jeoloji, sedimantoloji vb. diğer bilimlerle ortak ilgi alanlarına sahiptir. Bu disiplin, gereksinimleri daha iyi karşılamak ve sürekli bir gelişme kaydetmek için fiziksel teori ve modellerden yararlandığı gibi, çeşitli teknoloji ve ekipmanların yanısıra laboratuvar ve arazi denemeleri çıktılarını kullanmaktadır.