作為“物理的終極理論”而提議的理論，M理論希望能藉由單一個理論來解釋所有物質與能源的本質與交互關係。其結合了五種超弦理論和十一維空間的超引力理論。
在圍棋遊戲中，只有圍與不圍這樣很少的幾條規則，加上黑白兩色棋子，卻可以弈出千變萬化的對局。與此相似，現代科學認為，自然界由很少的幾條規則支配，而存在著無限多種這些支配規律容許的狀態和結構。任何尚未發現的力，必將是極微弱的，或其效應將受到強烈的限制。這些效應，要麼被限制在極短的距離內，要麼只對極其特殊的客體起作用。
同弦論一樣，M理論的關鍵概念是超對稱性。所謂超對稱性，是指玻色子和費米子之間的對稱性。玻色子是以印度加爾各答大學物理學家玻色(S.N.Bose)的名字命名的；費米子是以建議實施曼哈頓工程的物理學家費米(E.Fermi)的名字命名的。玻色子具有整數自旋，而費米子具有半整數自旋。相對論性量子理論預言，粒子自旋與其統計性質之間存在某種聯繫，這一預言已在自然界中得到令人驚歎的證實。
在超對稱物理中，所有粒子都有自己的超對稱夥伴。它們有與原來粒子完全相同的量子數(色、電荷、重子數、輕子數等)。玻色子的超夥伴必定是費米子；費米子的超夥伴必定是玻色子。儘管尚未找到超對稱夥伴存在的確切證據，但理論家仍堅信它的存在。他們認為，由於超對稱是自發破缺的，超夥伴粒子的質量必定比原來粒子的大很多，所以才無法在現有的加速器中探測到它的存在。
局部超對稱性，還提供將引力也納入物理統一理論的新途徑。愛因斯坦廣義相對論，是根據廣義時空座標變換下的某些要求導出來的。在超對稱時空座標變換下，局部超對稱性則預言存在“超引力”。在超引力理論中，引力相互作用由一種自旋為2的玻色子(引力子)來傳遞；而引力子的超夥伴，是自旋為3/2的費米子(引力微子)，它傳遞一種短程的相互作用。
在M理論體系中，時間分為兩種，一種是我們世俗意義上的時間（即現行宇宙對人類意義上的時間）。還有一種被定義為“虛時間”，虛時間沒有所謂的開端和終結，而是一直存在的時間，是用於描述超弦的一條無矢座標軸。
M理論認為能量在自身維度下不守恆，能量會在自身綺翹中逃逸到其他膜，而弦分為開弦和閉弦，引力子弦與另三種弦不同，是一個自旋為2的玻色子,理論中被定義為自由的閉弦，可以被傳播到宇宙膜外的高維空間以及其它宇宙膜，故能量場在自身維度（現行宇宙空間）下逃逸了更多。
在M理論中存在無數平行的是膜，膜相互作用碰撞導致產生四種基本粒子，產生電磁波和物種（宇宙大爆炸的原因）。
廣義相對論沒有對時空維數規定上限，在任何維黎曼流形上都能建立引力理論。超引力理論卻對時空維數規定了一個上限——11維。更吸引人的是，已經證明，11維不僅是超引力容許的最大維數，也是納入等距群SU(3)×SU(2)×U(1)的最小維數。描述強力的標準模型，即量子色動力學，是基於定域對稱群SU(3)的規範理論，它的量子叫做膠子，作用於一個叫“色”的內稟量子數上。描述弱力和電磁力的溫伯格-薩拉姆模型，是基於SU(2)×U(1)的規範理論。這個規範群作用在“味道”上，而不是在“顏色”上，它不是精確的，而是自發破缺的。由於這些理由，許多物理學家開始探討11維的超引力理論，期望這就是他們尋求的統一理論。
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