西北大学物理学科肇始于1923年，1937年设物理学系，由当时因抗战迁陕的国立北平大学、国立北平师范大学和北洋工学院三校的物理学科合并构成，著名物理学家张贻惠教授为首任系主任，张贻惠、岳劼恒、吴锐、龙际云、张佩瑚等一大批知名学者执教于此。2013年12月成立物理学院。现有各类在校生800为国家培养了万余名高级专门余名。90多年来，物理学科人才，毕业生中涌现出一大批知名专家学者，如“知识分子楷模”罗健夫，党中央树立的“全国重大典型”、被誉为“中国的骄傲”的“侯氏变换”理论创立者侯伯宇，中国科学院院士侯洵、张殿琳，中国工程院院士张彦仲、刘加平，俄罗斯自然科学院外籍院士任益民，欧洲科学院通讯院士吴如山等。

物理学科是国家“211工程”重点建设学科，拥有“国家理科基础科学研究与教学人才培养基地”、“国家级物理实验教学示范中心”、物理学博士后科研流动站、物理学一级学科博士和硕士授权点、光学工程一级硕士学位授权点、 “陕西省物理学研究型创新人才培养模式创新实验区”、“国家级光电技术与纳米功能材料国际联合研究中心”、 “省部共建光电技术与功能材料国家重点实验室培育基地”、“陕西省光电子技术省级重点实验室”、“陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心（13115工程中心）”、“西安市高功率固体激光及应用工程研究中心”等学科平台，拥有多名在国内外有影响的学术带头人和一支高水平的师资队伍，其中高级职称47人，博士生导师17人，双聘院士2人，国家级和省级有突出贡献专家5人，享受国务院特殊津贴待遇6人，陕西省“百人计划”教授 3名，并拥有陕西省“光电子科学与技术教学团队”。学院承担国家自然科学基金、“863”计划、“973”计划、国际科技合作、国家科技重大专项、国防科技项目等百余项科研项目。现设物理学、光电信息科学与工程、应用物理学和材料物理四个本科专业，其中物理学和光电信息科学与工程两个专业为国家级特色专业和陕西省名牌专业。2014年，物理学、应用物理学、材料物理专业按照物理学类，实行大类招生。