Zasada nieoznaczoności nie wynika z niedoskonałości metod ani instrumentów pomiaru, lecz z samej natury rzeczywistości.
Matematyczna postać zasady Zasada nieoznaczoności mówi, że nie można z dowolną dokładnością wyznaczyć jednocześnie położenia i pędu cząstki. Odkryta i sformułowana przez Wernera Heisenberga w 1927 roku, jest konsekwencją dualizmu korpuskularno-falowego. Matematyczna postać zasady nieoznaczoności:
gdzie: – nieokreśloność pomiaru położenia (odchylenie standardowe położenia), – nieokreśloność pomiaru pędu (odchylenie standardowe pędu), – stała Plancka.
Jest uogólniana na inne pary (kanonicznie sprzężonych) wielkości fizycznych, np. czas i energię – nie można z dowolną dokładnością wyznaczyć jednocześnie czasu życia nietrwałej cząstki i energii stowarzyszonej z nią fali de Broglie’a:
gdzie: – nieokreśloność pomiaru energii (odchylenie standardowe energii), – nieokreśloność pomiaru czasu (odchylenie standardowe czasu).
Zależność ta pierwszy raz została zaproponowana przez Leonida Mandelstama oraz Igora Tamma w roku 1945 w artykule, w którym sformułowali oni jedno z twierdzeń o prędkości ewolucji stanu kwantowego, które sprowadza się do niej dla , gdzie jest interwałem ortogonalizacji stanu kwantowego.