物質は素粒子、原子核、原子・分子・イオン、固体・液体、生物、星、宇宙と連なる階層構造を形成しています。
これを反映して、物理学専修には素粒子物理学、原子核物理学、物性物理学、生物物理学、宇宙物理学の研究グループがあります。また、理工学研究科の一員として工学との関わりを重視しています。このためレーザー物理学の研究グループがあり、物性物理学の教育と研究にも重点を置いています。
各スタッフの専門研究分野は異なりますが、スタッフ全員協力して基礎教育にあたっています。物理を広く深く理解することが、将来どのような変化にも適応し、社会に貢献できる人材となるための条件であると考え、各分野の基礎的講義が用意されています。さらに、毎年数名の非常勤講師の方々に、他分野の研究成果について講義をお願いしています。
大学院教育の到達点は、独立した研究者を世に送り出すことにあります。このために学生は広い学識に加えて、問題に対する強い好奇心、困難に遭遇してもたじろがない勇気、粘り強さを身につけなければなりません。どの研究グループも優れた研究成果を上げてきた研究者に率いられており、学生は研究活動を通じて研究者としての資質も学ぶことができます。