微观粒子的碰撞需用量子力学描述。由于量子力学中的不确定度关系，微观粒子的位置和速度不可能同时精确测定，以一定初速运动的微观粒子碰撞后的运动状态也就不是唯一的，用量子力学的波动方程可确定碰撞后粒子处于任一种运动状态的概率。另外，微观粒子在碰撞过程中可因相互作用而产生或湮没，这也是与宏观物体之间的碰撞过程不同的。

微观粒子的碰撞过程分弹性碰撞和非弹性碰撞两种。弹性碰撞（又称弹性散射）过程中，粒子之间只有动能的交换，而不发生粒子的种类、数目和内部运动状态的改变。非弹性碰撞（又称非弹性散射）过程中，或者发生粒子内部运动状态的改变，或者发生粒子种类和数目的改变，这时粒子之间转换的能量不仅是动能，还有与粒子的跃迁或粒子的产生和湮没相关的能量。