物理學院由物理系、近代物理系、光學與光學工程系和天文學系組成。著名物理學家嚴濟慈、趙忠堯、施汝為、錢臨照、馬大猷、吳有訓、彭恆武、錢三強、朱洪元等曾在各系擔任重要職務並執教多年。現任院長為歐陽鍾燦院士。現有教職工232人，其中教授88人，副教授60人。教授中有中科院院士8名，博士生導師80名，國家級教學名師2名，教育部長江學者4名，國家傑出青年基金獲得者14名，中科院“百人計劃”19名。學院設有“嚴濟慈大師講席”和“趙忠堯大師講席”，並聘請國內外近百名學者為兼職和客座教授。
物理學院內建有中國科學院重點實驗室4個（量子資訊重點實驗室、基礎電漿體物理重點實驗室、核探測技術與核電子學重點實驗室、星系與宇宙學重點實驗室），省級重點實驗室2個（光電子技術重點實驗室、物理電子學重點實驗室），同時，學院還緊密依託合肥微尺度物質科學國家實驗室、國家同步輻射實驗室開展科學研究。物理學院的學科領域涵蓋物理學、天文學、電子科學與技術、光學工程4個一級學科，包含光學、凝聚態物理、理論物理、粒子物理與原子核物理、電漿體物理、原子分子物理、天體物理、物理電子學、微電子與固體電子學、光學工程等10個二級學科。物理學為國家一級重點學科，天體物理為國家二級重點學科，物理電子學、光學工程為省級重點學科。
物理學院以培養從事前沿和交叉科學的基礎研究、應用研究和研製開發的領軍人才為目標，注重對學生的物理素質和創新精神的培養。學院的物理學和天文學均為國家理科基礎科學研究和教學人才培養基地，物理實驗教學中心為國家首批國家級示範教學中心。本科生前期主要進行系統的基礎理論教學和嚴格的實驗動手能力訓練，後期學生可根據自己的志趣和能力分別在10個二級學科範圍內自主選擇專業。學院的本科畢業生約80%進入國內外大學或研究院所攻讀研究生學位。多年來，物理學院所屬各系已經培養了一大批不同領域的傑出人才，包括10名中國科學院和中國工程院院士，多名從事國防事業的將軍，以及活躍在國際科學研究前沿的年輕學者。
物理學院積極參與國家基礎研究領域的重大研究課題以及大科學工程建設，承擔了大量的國家自然科學基金、“863”、“973”、“211工程”、“985工程”和中科院“知識創新工程”等科研專案。學院每年發表科學論文約400篇，2002-2007年6年間，在物理學重要的國際學術期刊《物理評論快報》上共發表150多篇，其中以第一作者單位68篇，居國內物理學教學和研究單位之首。2002年以來，學院有兩項成果獲國家自然科學二等獎；有10項成果16次入選國際物理學重大年度進展、國家科技部年度基礎科學研究十大新聞和中國高校科技十大進展。
