F理论（F-theory）为弦论衍生出的词汇，可视为M理论（Mother-theory）的伴侣，但意义则有所不同。大略来说，F理论是源自IIB型弦理论 ，并借由非微扰方式成立的。此外，IIB型弦论则是成效于轴子-伸缩子场（axio-dilaton field)。
F理论并不允许大一统理论模型建立在IIB型弦的机制，而IIB型弦则可以视为F理论的弱耦合极限。此外，M理论所对应的是11维时空，而F理论则是对应12维。而F理论亦可联系至弦论地景的概念，以及D膜的交互作用，目前尚为弦论探讨中的议题。
在三维空间中,弦有二维横向空间,轴子弦产生伸缩子背景场和一个轴子场,合起来也是一个复标量场。现在加上 6 维纵向空间,由弦可以得到 D7 膜。在研究轴子弦的时候，如果将复标量场解释为一个二维环面的复结构模可以很容易求解 。 在二维横向空间的每一点加上与这个模对应的环面,我们得到一个 4 维空间。 如果横向空间是一个球面,这个 4 维空间就是一个 K3流形,一个 4 维的卡拉比-丘流形。这个 K3流形叫球面上的椭圆纤维，每个纤维是一个环面。在一个 D7 膜上,环面有奇异性，缩小为一个圆。加上二维球面,紧化空间就是 4 维的,加上 8 维非紧时空，共有12维，这样的理论称为F理论。
其中，二维环面被看成是SL(2,Z)强弱对偶的几何实现，因为该群 由环面的几何对称性生成。但除了这个复模参数之外,环面上没有其他场，这些结果显然与M理论有所不同。
