Tuy lý thuyết dây có vẻ hấp dẫn và đầy sức thuyết phục, nhưng nó vẫn gặp phải một số chỉ trích xác đáng. Thứ nhất, năng lượng mà lý thuyết dây (hay bất kỳ lý thuyết vạn vật nào khác) dùng để thống nhất mọi khía cạnh vật lý là năng lượng Planck, nhưng chưa có máy móc nào trên Trái Đất đủ mạnh để thử nghiệm nó một cách nghiêm ngặt. Để khảo chứng trực tiếp, chúng ta sẽ phải tạo ra một vũ trụ con trong phòng thí nghiệm, mà điều này nằm ngoài tầm với của công nghệ hiện tại.

Thứ hai, giống như mọi lý thuyết vật lý, lý thuyết dây có nhiều hơn một nghiệm. Chẳng hạn, phương trình ánh sáng Maxwell có vô số nghiệm. Đây không phải vấn đề vì mỗi khi bắt đầu tiến hành một thí nghiệm, ta đều phải xác định rõ mình nghiên cứu cái gì, dù đó là bóng đèn, tia laser hay tivi. Với những điều kiện ban đầu đó, ta sẽ giải được phương trình Maxwell. Nhưng nếu đây là lý thuyết về vũ trụ, thì các điều kiện ban đầu là gì? Các nhà vật lý tin rằng một “thuyết vạn vật” sẽ tự quyết định điều kiện ban đầu, tức là điều kiện ban đầu của vụ nổ Big Bang phải đến từ bản thân học thuyết. Nhưng lý thuyết dây không cho biết nghiệm nào trong số nhiều nghiệm của nó là nghiệm chính xác cho vũ trụ của chúng ta. Do không có điều kiện ban đầu, nên lý thuyết dây chứa trong nó vô số vũ trụ song song, gọi là đa vũ trụ và vũ trụ nào cũng “hợp lệ”. Quả là bối rối khi lý thuyết dây lại dự đoán không chỉ riêng vũ trụ quen thuộc với chúng ta mà còn vô số vũ trụ khác nữa.

Thứ ba, có lẽ dự đoán đáng kinh ngạc nhất của thuyết dây là vũ trụ hoàn toàn không phải bốn chiều, mà có tới tổng cộng mười chiều. Lịch sử vật lý chưa từng có dự đoán nào kỳ lạ như vậy: một lý thuyết không-thời gian mà các chiều được tự chọn. Vì quá kỳ lạ, nên ban đầu nó bị nhiều nhà vật lý xem như khoa học viễn tưởng. (Khi lý thuyết dây mới được đề xuất, việc nó chỉ có thể tồn tại trong mười chiều đã bị đem ra chế giễu. Richard Feynman, người từng giành giải Nobel, đã châm chọc John Schwarz, một trong những người đặt nền móng cho lý thuyết dây, rằng: “Này John, hôm nay chúng ta đang sống trong bao nhiêu chiều đấy?”)