物理系（2系，原名技术物理系）是中国科学技术大学1958年建校时即设置的系之一。首任系主任由中国科学院学部委员（院士）、中国科学院物理研究所所长施汝为担任。先后还有马大猷、严济慈、钱临照、朱洪元、曾泽培、王守觉、章综、李荫远、张宗燧等著名科学家在物理系任职、任教，他们为物理系的发展奠定了基础。1964年，与生物物理系、地球物理系、物理教研室合并组成物理系。1978年系调整时物理系保持半导体物理与器件、低温物理、磁学、固体发光、光学等物理专业。

目前物理系有物理学、应用物理学（凝聚态物理方向，微电子学与固体电子学方向）两个本科生专业和凝聚态物理、微电子学与固体电子学两个博士点，并设有博士后流动站。其中凝聚态物理是国家重点学科。是自然科学学术期刊《低温物理学报》的所属单位。

物理系是国家理科基础科学研究和人才培养基地和中国科学院博士生重点培养基地。50年来，共为国家培养各类高级人才5000余名，毕业生中已有6人当选中国科学院或中国工程院院士。目前每届本科毕业生约150人左右，80%左右的同学在国内外著名学府继续深造，由于专业基础过硬综合素质高，物理系研究生毕业生受到相关用人单位的的广泛欢迎，就业地点多分布在北京上海等大中型城市以及海内外经济发达地区。

物理系师资力量雄厚，现有在册教职工61人，其中，博士生导师29人，副高级职称以上教师共41人。物理系的教师目前承担有国家重大基础项目，国家自然科学基金重大、重点项目，国家863高技术项目，中科院创新工程重点项目以及国家自然科学基金面上项目的多项科研任务，高水平论文发表数量居全校前列，历年所获国家级省部级科研成果奖励在国内高校中处于领先地位。