吸附質分子與吸附劑表面原子或分子間以物理力進行的吸附作用。這種物理力是範德瓦耳斯力，它包括色散力、靜電力和誘導力。對於極性不大的吸附質和吸附劑，色散力在物理吸附中起主要作用。當極性分子與帶靜電荷的吸附劑表面相互作用，或因吸附質與吸附劑表面分子作用，使二者的電子結構發生變化而產生偶極矩時，定向力和誘導力在物理吸附中也有重要作用。有時吸附質分子與吸附劑表面以形成氫鍵的形式發生物理吸附。
物理吸附有以下特點：①氣體的物理吸附類類似於氣體的液化和蒸氣的凝結，故物理吸附熱較小，與相應氣體的液化熱相近；②氣體或蒸氣的沸點越高或飽和蒸氣壓越低，它們越容易液化或凝結，物理吸附量就越大；③物理吸附一般不需要活化能，故吸附和脫附速率都較快；任何氣體在任何固體上隻要溫度適宜都可以發生物理吸附，沒有選擇性；④物理吸附可以是單分子層吸附，也可以是多分子層吸附；⑤被吸附分子的結構變化不大，不形成新的化學鍵，故紅外、紫外光譜圖上無新的吸收峰出現，但可有位移；⑥物理吸附是可逆的；⑦固體自溶液中的吸附多數是物理吸附。
氣體吸附理論主要有朗繆爾單分子層吸附理論、波拉尼吸附勢能理論、BET多層吸附理論（見多分子層吸附）、二維吸附膜理論和極化理論等，以前三種理論應用最廣。這些吸附理論都從不同的物理模型出發，綜合考查大量的實驗結果，經過一定的數學處理，對某種（或幾種）類型的吸附等溫線的限定部分做出解釋，並給出描述吸附等溫線的方程式。
物理吸附在化學工業、石油加工工業、農業、醫藥工業、環境保護等部門和領域都有廣泛的應用，最常用的是從氣體和液體介質中回收有用物質或去除雜質，如氣體的分離、氣體或液體的幹燥、油的脫色等。物理吸附在多相催化中有特殊的意義，它不僅是多相催化反應的先決條件，而且利用物理吸附原理可以測定催化劑的表面積和孔結構，而這些宏觀性質對於制備優良催化劑，比較催化活性，改進反應物和產物的擴散條件，選擇催化劑的載體以及催化劑的再生等方面都有重要作用。