Il Modello Standard è una teoria che descrive i componenti primi della materia e le loro interazioni; solo tre delle quattro forze fondamentali osservate in natura sono di fatto considerate dal modello: l'interazione elettromagnetica, quella debole (unificate nella cosiddetta interazione elettrodebole) e l'interazione forte. Esso costituisce una teoria di campo quantistica, consistente quindi con la meccanica quantistica oltre che con la relatività speciale, in cui ciascuna interazione tra i campi di materia è regolata da un'opportuna simmetria locale (di gauge); conseguenza di ciò è che l'interazione tra campi di materia può interpretarsi in termini di scambio di bosoni che, proprio per il loro ruolo, vengono detti bosoni mediatori (o di gauge). I bosoni di gauge del Modello Standard sono i seguenti:
Il Modello Standard divide dunque le particelle fondamentali in due tipi: i cosiddetti campi di materia (leptoni - che subiscono solo interazioni elettrodeboli - e quark) e i bosoni mediatori delle forze. Leptoni e quark sono fermioni e, come tali, sono particelle con spin semintero (½ per tutti i fermioni del Modello Standard), al contrario dei bosoni, caratterizzati invece da spin intero (spin 1 nel caso specifico di bosoni di gauge). Una panoramica dei fermioni (in tutto 6 tipi - o sapori - di quark e 6 di leptoni) è rappresentata nell'immagine.
Si dimostra che le trasformazioni di gauge possono essere descritte esattamente per mezzo di un gruppo unitario chiamato gruppo di gauge. Il gruppo di gauge dell'interazione forte è SU(3), mentre quello dell'interazione elettrodebole è SU(2)×U(1): perciò il Modello Standard è noto anche come SU(3)C×SU(2)L×U(1)Y. Tuttavia, se tale simmetria fosse esatta, allora tutti i bosoni di gauge sarebbero privi di massa (come accade per fotoni e gluoni); questa eventualità è esclusa dall'evidenza sperimentale che quantifica la massa di W e Z in circa 80 e 91 GeV/c2 rispettivamente. La possibilità di mantenere la struttura fondamentale del modello, salvaguardandone predittività e consistenza teorica, è offerta dal meccanismo di Higgs, che, a fronte dell'introduzione di un ulteriore campo scalare (un bosone di spin 0), consente di assegnare massa non soltanto ai bosoni W e Z, ma anche a tutti i fermioni del modello rompendo in modo spontaneo la simmetria di gauge; in particolare, la rottura avviene secondo lo schema SU(2)L×U(1)Y×U(1)em, in cui si recupera la simmetria caratteristica dell'elettromagnetismo, di cui non sono state mai osservate violazioni. Benché il bosone di Higgs non sia ancora stato osservato in modo diretto, diverse speculazioni indirette basate sulla consistenza interna del Modello Standard e sulle correzioni quantistiche a quantità misurate sperimentalmente (come la massa del quark top) sembrano preferire una massa del bosone di Higgs dell'ordine della scala elettrodebole (ovvero dell'ordine di 200 GeV/c2). Uno dei maggiori obiettivi di LHC - dopo quanto fatto al LEP e al Tevatron - è proprio la ricerca del bosone di Higgs; se il Tevatron sarà in grado di investigare l'esistenza di un bosone di Higgs fino a masse dell'ordine di 120÷130 GeV/c2, la portata di LHC permetterà di scoprirlo o di escluderlo fino a una massa di 1 TeV/c2.
Ad oggi, essenzialmente tutte le verifiche sperimentali del Modello Standard si sono dimostrate in accordo con le previsioni; nonostante ciò, il Modello Standard non può considerarsi una teoria completa delle interazioni fondamentali, dal momento che non include una descrizione della gravità e non è compatibile con la relatività generale. Ecco allora la necessità di cominciare a esplorare oltre la scala elettrodebole, alla ricerca di simmetrie o dimensioni più estese di quelle che oggi caratterizzano il Modello Standard.
