دانشكده فیزیک به عنوان اولین دانشکده دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه در راستای هدف اصلی دانشگاه برای پیشرفت دانش در زمینه علوم پایه، در بهار ۱۳۷۲ با پذیرش دانشجو در مقطع كارشناسی ارشد کار خود را آغاز کرد. در سال ۱۳۷۵، دوره دکتری فیزیک با پذیرش اولین دانشجویان در شاخه‌های ماده چگال نظری، اخترفیزیک و فیزیک‌ریاضی راه‌اندازی شد. به فاصله کمی دوره کارشناسی ارشد در شاخه اپتیک تجربی ایجاد شد. در سال ۱۳۷۹ دوره ویژه دکتری پیوسته برای دانش‌آموزانی که رتبه‌های برتر در آزمون سراسری ورودی دانشگاه‌ها داشتند، راه‌اندازی شد. دانشجویان پذیرفته‌شده در این دوره هفت ساله، بعد از گذراندن درس‌های کارشناسی و تکمیلی، بدون انجام پروژه کارشناسی ارشد مستقیماً شروع به انجام پروژه دکتری خود می‌کنند. همچنین در سال ۱۳۹۷ دوره دکتری مستقیم از مقطع کارشناسی به دکتری تأسیس شده است. دانشکده محیطی پویا برای آموزش جامع در سطح تحصیلات تکمیلی فیزیک و کشف و پژوهش برای دانشجویان فراهم كرده است كه در بین دانشگاه‌های کشور منحصربه‌فرد بوده و از جنبه جهت‌گیری کاملاً علمی‌-پژوهشی و فارغ بودن از مسائل حاشیه‌ای متداول در دانشگاه‌های بزرگ شور، قابل ‌مقایسه با مراکز علمی در کشورهای صنعتی است. اعضای هیئت علمی غالباً پژوهشگران جوان فعالی هستند که در کنار اعضای باتجربه دانشکده و با همکاری نزدیک دانشجویان به پژوهش در شاخه‌های نظری و تجربی فیزیک مشغول هستند. از بدو تاسیس این دانشکده تا کنون بیش از ۷۰۰ دانشجو در مقاطع مختلف فارغ‌التحصیل شده‌اند. در حال حاضر دانشکده دارای ۳۶ عضو هیأت علمی و بیش از ۳۶۰ دانشجو در مقاطع مختلف است. دانشکده با دارا بودن نسبت بسیار بالای استاد به دانشجو در بین دانشگاه‌های کشور کم‌نظیر است. همچنین این دانشکده از نظر نسبت تعداد مقالات باکیفیت به تعداد اعضای هیأت علمی همواره یکی از بهترین‌ها در سطح کشور بوده است. اعضای دانشکده فعالانه در کنفرانس‌ها و کارگاه‌های بین‌المللی مشارکت داشته و با مجامع علمی بین‌المللی همکاری دارند. از دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی که با اعضای این دانشکده همکاری تحقیقاتی داشته‌اند می‌توان به دانشگاه ام آی تی، دانشگاه میسوری، دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، دانشگاه لویزیانا، دانشگاه آلبرتا، دانشگاه اتاوا، کلژ دو فرانس، دانشگاه استراسبورگ، دانشگاه هامبورگ، دانشگاه ووپرتال، مرکز بین دانشگاهی نجوم و اخترفیزیک، موسسه ماکس پلانک و مرکز بین‌المللی فیزیک نظری (ICTP) اشاره کرد.