然而，并不是所有的場和相互作用都可以用量子場論簡單地描述。一些場具有特殊的屬性，使得它們比其他場更復雜。例如，某些場在某些變換下是不變的，這些變換只改變了它們的方向或相位，而不影響它們的物理行為。這些變換叫做規范變換，服從這些變換的場叫做規范場。

規范場對量子場論提出了挑戰，因為它們在物理現象的描述中引入了非物理規范自由度。例如，規范場的兩種不同配置可以對粒子產生完全相同的可觀察效應，但它們無法通過任何測量加以區分。這意味著在空間和時間的每個點上都沒有唯一的方法來定義規范場。為了解決這個問題，物理學家設計了一種叫作規范固定的技術，它為一個規范場選擇一個特定規范條件，以消除非獨立的量。

楊-米爾斯理論的意義是，它提供了一個統一的框架來描述所有基本粒子之間的相互作用。它指出，每種相互作用都對應于一個規范群，并且有一種或多種規范玻色子來傳遞這種相互作用。例如，電磁相互作用對應于U(1)群，并且有光子來傳遞；強相互作用對應于SU(3)群，并且有8種膠子來傳遞；弱相互作用對應于SU(2)群，并且有3種玻色子來傳遞，分別是W 、W-和Z玻色子。