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、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。2014年在校学生2461人，其中本科生1232人，硕士研究生394人，博士研究生559人，基础课代培研究生276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。
