中国科学技术大学物理学院由物理系、近代物理系、光学与光学工程系、天文学系和物理实验教学中心等单位组成。著名物理学家严济慈、赵忠尧、施汝为、吴有训、钱三强、钱临照、彭桓武、马大猷、朱洪元等人曾在各系担任重要职务并执教多年。现任院长为欧阳钟灿院士，执行院长杜江峰院士。

1958年，中国科学技术大学在北京成立之时，所建立的13个系中与物理直接相关的有7个系，其中原子核物理和原子核工程系、技术物理系及物理教研室是现在物理学院的主体源头。1964年，学校以学科为基础将全校合并成6个系，原子核物理和原子核工程系更名为近代物理系，技术物理系吸纳了生物物理系、地球物理系而更名为物理系。1994年，学校成立了以加强学术交流为目标的理学院，涵盖数学、物理、化学、天文、地学、生物众多学科。 2000年，在化学与材料科学、生命科学、地球与空间科学等系先后建成实体学院后，理学院成为实体学院，包括数学、物理、近代物理、天文与应用物理等4个系。2009年，数学系析出，理学院更名为物理学院。同年，以光学学科及中国科学院量子信息重点实验室等为基础成立光学与光学工程系；在物理实验教学中心建制独立后，天文与应用物理系更名为天文学系。

中国科学技术大学物理学院现有科研教学岗位人员239人，其中教授106人，副教授73人。教授中有中国科学院与中国工程院院士13人，国家级教学名师3人，“**计划”学者22人，教育部“长江计划特聘教授”7人，国家杰出青年基金获得者31人，中国科学院“人才计划”学者35人。物理学院设有“严济慈大师讲席”和“赵忠尧大师讲席”，并聘请国内外近百名学者为兼职和客座教授。

中国科学技术大学物理学院内建有核探测与核电子学国家重点实验室，量子信息、星系与宇宙学、强耦合量子材料物理、微观磁共振、光电子技术、物理电子学等6个中国科学院及安徽省重点实验室。同时，物理学院还紧密依托合肥微尺度物质科学国家实验室、同步辐射国家实验室以及中国科学院强磁场科学中心开展研究工作。物理学院的学科领域涵盖物理学、天文学、电子科学与技术、光学工程4个一级学科，包含光学、凝聚态物理、理论物理、粒子物理与原子核物理、等离子体物理、原子分子物理、天体物理、物理电子学、微电子与固体电子学、光学工程、生物物理等11个二级学科。物理学、天文学为国家一级重点学科，天体物理为国家二级重点学科，物理电子学、微电子与固体电子学、光学工程为安徽省重点学科。

中国科学技术大学物理学院以培养从事前沿和交叉科学的基础研究、应用研究和研制开发的领军人才为目标，注重对学生的物理素质和创新精神的培养。学院的物理学和天文学均为国家理科基础科学研究和教学人才培养基地，物理实验教学中心为国家首批国家级示范教学中心。本科生前期主要进行系统的基础理论教学和严格的实验动手能力训练，后期可根据自己的志趣爱好分别在11个二级学科范围内自主选择专业。

中国科学技术大学物理学院每年招收本科生和研究生各约300名。2017年在校学生2434人，其中本科生1245人，硕士研究生424人，博士研究生585人，基础课代培研究生180人。 物理学院本科毕业生约80%进入国内外大学或研究院所继续深造，博士毕业生约3/4继续从事学术研究工作，已经成为国际知名的物理学人才培养重镇。在我国学位制度建立最初10年（1990年前）所授予的454名物理学博士中，物理学院培养了51位，其中范洪义博士是首批获学位的18位博士之一。 我国改革改革开放初期施行的“中美联合招收物理研究生项目（CUSPEA）”10年共选拔919人，中国科学技术大学的毕业生最多，达219人。 自1999年教育部组织全国优秀博士论文评选以来，物理学院共有13篇物理学与天文学博士论文入选，占此两学科入选总数的1/9。半个世纪以来，中国科学技术大学物理学院已经培养了一大批不同领域的杰出人才，包括赵忠贤、朱清时、何多慧等18名中国科学院和中国工程院院士，王子义、常永福等多名从事国防事业的将军，以及文小刚、周冰、谢心澄、林海青、许怒、赵政国、侯建国、翁征宇、王力军、斯其苗、崔伟、赖东、陈仙辉、毛淑德、常进、杜江峰、葛健、潘建伟、庄小威、段路明、李巨、封东来、李传锋等众多活跃在国际科学研究前沿的中青年学者。

中国科学技术大学物理学院积极参与国家基础及应用研究领域的重大研究课题以及大科学工程建设，承担了大量国家级科研项目，连续四年获得竞争性研究经费超过3.0亿元。 近10年来，学院在物理学重要的学术期刊《Physical Review Letters》上每年发表论文约50篇，其中第一作者单位论文每年约30篇。近两年在《Nature》及其子刊上发表论文20余篇。根据基本科学指标数据库（ESI）最新统计，中国科学技术大学物理学科的论文引用数在世界所有研究单位中列第57位，在世界所有大学中列第35位。2002年以来，学院有2项成果获国家自然科学一等奖，6项成果获国家自然科学二等奖，13项成果20次入选国际物理学重大年度进展、国家科技部年度基础科学研究十大新闻和中国高校科技十大进展。

中国科学技术大学物理学院具有优质的人才资源、勤奋的师资队伍、自由的学术环境、均衡的学科布局、坚实的研究基地，通过持之以恒的努力，在未来若干年内，有望发展成为国际一流的物理学人才培养基地、活跃的科学研究和学术交流中心。

1958年9月，中国科学技术大学在北京成立。建校所设立的13个系中，与物理相关的有原子核物理和原子核工程系、技术物理系、物理热工系、化学物理系、高分子化学和高分子物理系、生物物理系、地球物理系等7个系，以及物理教研室。其中原子核物理和原子核工程系（一系）、技术物理系（二系）以及物理教研室是物理学院的直接源头单位。原子核物理和原子核工程系首任系主任为赵忠尧，技术物理系首任系主任为施汝为，物理教研室主任为施汝为兼任。

　　1964年7月，学校以学科为基础将十三个系调整成六个系。原子核物理和原子核工程系更名为近代物理系（四系），技术物理系、生物物理系、地球物理系及物理教研室合并成物理系（二系）。近代物理系主任赵忠尧，物理系主任施汝为。

　　1978年3月，物理系重新分析，原技术物理系部分称物理系（二系），原生物物理系、地球物理系及物理教研室重新独立成系级单位。生物系（八系）在1998年发展成生命科学学院，地球物理系（七系）在2000年发展成地球与空间科学学院。物理系主任为马大猷，近代物理系主任为张文裕，物理教研室主任为钱临照。1983年4月，以近代物理系加速器专业为主体，建设同步辐射加速器，发展成同步辐射国家实验室。1983年6月，物理教研室更名为基础物理中心。1987年10月，物理系的晶体专业析出，与近代化学系的高分子化学专业等一起成立材料科学与工程系。

　　1994年1月，学校组建理学院，由涉及“数、理、化、天、地、生”的八个系组成，其主要任务是组织专家讲座，开展学术讨论，加强学科间的联系合作，促进交叉学科的发展。名誉院长杨振宁，首任院长冯克勤、第二任院长王水。

　　1996年7月，化学与材料科学学院成立，相关系脱离理学院。1998年2月，生命科学学院成立，生物系脱离理学院。2000年，地球与空间科学学院成立，地球物理系脱离理学 院。

　　1999年1月，基础物理中心更名为天文与应用物理系（二十二系），开始招收本科生。

　　2000年12月，学校成立实体化理学院，由数学系、物理系、近代物理系、天文与应用物理系，以及中国科学院结构分析开放实验室组成。院长杨国桢，常务副院长郭光灿。2004年，中科院结构开放实验室析出，并入合肥微尺度物质科学国家实验室。

　　2008年12月，物理学院成立，院长欧阳钟灿，执行院长刘万东。学校撤消理学院，理学院所属的数学系成为学校直属系，物理系、近代物理系、天文与应用物理系组成物理学院。物理系执行主任韩正甫，近代物理系执行主任陈向军，天文与应用物理系主任执行主任袁业飞。

　　2009年 7 月，物理学院调整系级单位。调整后的系级单位为物理系、近代物理系、光学与光学工程系、天文学系，以及物理实验教学中心。以物理系的光学学科点为基础，成立光学与光学工程系（三十八系）。隶属天文与应用物理系的物理实验教学中心归学院直属，调整后的天文与应用物理系更名为天文学系（二十二系）。物理系主任沈保根（2012 年5月就职），执行主任林子敬；近代物理系执行主任陈向军；天文学系主任严俊（2010 年1月就 职），执行主任袁业飞；光学与光学工程系主任许祖彦（2009 年12月就职），执行主任韩正甫；物理实验教学中心主任孙腊珍。