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係，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，是根據廣義時空坐標變換下的某些要求導出來的。在超對稱時空坐標變換下，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。
時間的定義：在M理論體係中，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坐標軸。
引力與其他力的統一：M理論認為能量在自身維度下不守恒，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。
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宇宙的定義：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，產生電磁波和物質（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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