Zu jedem Elementarteilchen gibt es ein sogenanntes Antiteilchen. Antiteilchen haben meistens den gleichen Namen wie ihr Gegenstück, so heißt das Antiteilchen des Neutrinos Anti-Neutrino. Eine Ausnahme stellt das Positron dar, es ist das Antiteilchen des Elektrons. Die Antiteilchen haben genau die entgegengesetzte Ladung der normalen Teilchen, entsprechen ihnen aber sonst in allen ihren Eigenschaften. Daher erfahren sie auch alle Wechselwirkungen genauso stark, aber mit umgekehrtem Vorzeichen. Das Photon ist sein eigenes Antiteilchen.
Antimaterie und Materie existieren normalerweise nicht parallel, da Teilchen und die zugehörigen Antiteilchen beim Aufeinandertreffen zerstrahlen. Nach der Zerstrahlung bleiben andere Elementarteilchen übrig, z.B. Photonen, andere Bosonen oder jedes andere Teilchen-Antiteilchen-Paar. Entscheidend hierfür ist, dass die Energie zur Erzeugung der Ruhemassen dieser Teilchen ausreicht. Bei sehr hohen Temperaturen ist es jedoch sehr wohl möglich, dass Materie und Anti-Materie parallel bestehen. So wird angenommen, dass beim Urknall genauso viel Materie wie Anti-Materie vorhanden war.
Wie bereits dargestellt, gilt für die Fermionen ein absoluter Erhaltungssatz. Die Gesamtanzahl muss also immer gleich bleiben.
Das Positron wurde bereits von Paul Dirac vorausgesagt und schließlich 1932 von Carl Anderson entdeckt.
Die Antiteilchen haben schon seit etlichen Jahren außerhalb der Physik sinnvolle Anwendungen gefunden. In der Medizin wird z.B. für die Krebserkennung die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) eingesetzt.