物理系是2011年南方科技大学设立的第一批五个院系之一，致力于提供一流的物理学教育和开展顶尖的物理学研究，培养数理功底扎实，高起点，视野开阔，有创新精神和能力的拔尖人才。物理系具有本、硕、博三级培养体系，已建成完善的学生培养、学位授予层次：现有物理学和应用物理学两个本科专业，物理学2019年入选教育部首批“双万计划”国家级一流本科专业建设点；2018年5月获得物理学一级学科硕士、博士学位授权点，2019年10月获批物理学博士后科研流动站。

物理系有一支年轻的科研教学队伍，含专职教师54人，其中讲席教授10人，教授9人，副教授26人，助理教授7人，教学教授2人，另有研究系列教授9位。专职教师中，有6位中外院士，7位APS Fellow，7位国家杰出青年科学基金获得者，4位教育部特聘教授，2位南粤优秀教师。教师全部有境外T100大学与研究所学习、工作的经历，全部具有博士学位。物理系的研究领域涵盖凝聚态物理、原子分子光物理系、理论物理、计算物理、量子科学与工程、高能和天体物理、生物物理等研究方向。研究领域涉及物理各个方向，包括量子输运及调控、表面物理、计算物理、凝聚态物理理论、量子信息与量子计算、原子分子光物理等。