Strunové navíjecí módy mohou přímo souviset s mechanismem, který umožnil, aby se pouze tři prostorové dimenze zvětšily. Toto dynamické řešení umožňuje překonat problém, že teorie superstrun je konzistentní pouze v devíti prostorových dimenzích (nebo v deseti dimenzích v rámci M-teorie). Teorie superstrun by tak mohly opustit říši čisté matematiky a filozofie a stát se pozorováním falzifikovatelnou teorií.
V polovině 90. let 20. století došlo ve teoriích superstrun ke "druhé revoluci" objevem D-brán. Superstruny mohou mít různé druhy okrajových podmínek. Uzavřené superstruny mohou mít např. periodické okrajové podmínky (uzavřené superstruny přecházejí sami na sebe). Otevřené superstruny mohou mít dva druhy okrajových podmínek, Neumannovy a Dirichletovy okrajové podmínky. Při Neumannových okrajových podmínkách se mohou konce otevřených strun volně pohybovat, ale nedochází ke změně momentu. Při Dirichletových okrajových podmínkách jsou konce otevřených strun upevněny a mohou se pohybovat pouze po určité varietě. Tato varieta se nazývá D-brána nebo Dp-brána (kde p je celé číslo a označuje počet prostorových rozměrů variety).
D-brány mohou mít rozměry od -1 do počtu prostorových rozměrů našeho prostoročasu. Např. Superstruny existují v 10-rozměrném prostoročasu, který má 9 prostorových a jednu časovou dimenzi. Proto je D9-brána horní limitou teorie superstrun. Pokud je koncový bod superstruny upevněn na varietě, která vyplňuje celý prostor, pak se může pohybovat kdekoliv v tomto prostoru beze změny momentu a fakticky jde o Neumannovu okrajovou podmínku.
Případ p = -1 popisuje situaci, kdy jsou všechny prostorové a časová dimenze pevné. Tento případ se označuje D-instanton. Pokud je p = 0, pak jsou všechny prostorové dimenze pevné a koncový bod struny existuje jako obyčejný bod v prostoročase. Tato D0-brána se také označuje jako D-částice. D-brány jsou sami o sobě dynamickými objekty, které mají své fluktuace a mohou se pohybovat.
S objevem D-brán bylo zřejmé, že existuje mnohem více fundamentálních stupňů volnosti, než jsou pouze superstruny. Mezi pěti konzistentními teoriemi superstrun byly objeveny duality, které naznačují, že by mohla existovat obecnější teorie, dnes označovaná jako M-teorie. Různé teorie superstrun (včetně 11- rozměrné supergravitace) odpovídají jen různým částem M-teorie, jak naznačuje následující obrázek.
Dalším důležitým nástrojem se stala AdS-CFT korespondence, která dává do souvislosti klasickou gravitaci na anti-de Sitterově pozadí s konformní teorií pole na jeho hranici. Nedávno se pozornost soustředila na scénáře bránového světa (brane world), které jsou kombinací předchozích myšlenek, kdy hmotná pole našeho vesmíru jsou upevněna na jisté 3-bráně a gravitace existuje ve vícerozměrném objemu. Obecně prostorové dimenze procházející bránami musí být řádově velmi malé, aby nedošlo k příliš velkým odchylkám od Newtonova gravitačního zákona. Objevila se také zajímavá myšlenka, které původně nesouvisela s teorií superstrun. Tato myšlenka předpokládala, že kromě tří prostorových dimenzí a jedné časové dimenze ještě další dvě dimenze mají makroskopickou velikost (řádově 1 mm). Protože 4- rozměrná efektivní gravitační konstanta souvisí s fundamentální vícerozměrnou gravitační konstantou prostřednictvím velikosti dodatečných rozměrů, lze fundamentální gravitační konstantu redukovat v TeV řádech energie za předpokladu, že dvě dodatečné dimenze mají velikost řádově jednoho milimetru. Tato myšlenka by mohla vyřešit problém hierarchie hmotností elementárních částic. Pokud gravitace zůstává upevněna na určitou bránu, mohou být některé dodatečné dimenze velkých rozměrů (dokonce nekonečně velké).
Na druhé straně dosud neexistuje žádná neporuchová formulace M-teorie. Dokonce nevíme, kolik fundamentálních stupňů volnosti může tato teorie mít. Jednou ze slibných teorií souvisejících s M-teorií je kvantově mechanický maticový model. Některé jeho nekomutativní vlastnosti by mohly souviset s nekomutativitou prostoročasových souřadnic v mikroskopickém měřítku. Další vážný problém souvisí s tím, že modulační prostor vakuových stavů odpovídající určité teorii superstrun je velmi velký. Přitom většina předpovědí částicové fyziky a kosmologie závisí na výběru modulace vakuového stavu. Proto klíčovým úkolem superstrunové kosmologie je nalézt vakuový stav, který odpovídá našemu vesmíru. Protože modulace vakuových stavů odpovídají nehmotným polím, proč nepozorujeme nehmotné částice, které by odpovídaly těmto vakuovým stavům?
