物理學院由原湖南醫科大學、長沙鐵道學院及中南工業大學的物理學科及部分電子學科于2002年合并組建而成，原名為物理科學與技術學院，2011年更名為物理與電子學院，2023年更名為物理學院。學院下設應用物理系、光電信息系、超微結構與超快過程研究所、量子物理研究所、大學物理中心和綜合辦公室。學院坐落于新校區物理大樓。

堅持人才強院戰略，師資力量雄厚。學院現有教職工118人，其中專任教師93人，含教授36人，副教授36人，講師21人。教師中有國家級特聘教授1人，國家四青人才8人，教育部新世紀優秀人才3人，以及湖南省芙蓉學者特聘教授、湖南省百人計劃、湖南省杰出青年基金獲得者30余人，科睿唯安高被引科學家2人，愛思唯爾高被引學者4人。擁有湖南省基礎物理教學團隊。

堅持內涵式發展，學科建設穩步推進。擁有物理學一級學科博士學位授權點，物理學博士后科研流動站，自主設置了電子材料與器件、光電子科學與技術二級學科博士點與冶金與環境學院等共建新能源與儲能工程交叉學科碩士、博士學位授權點，與電子信息學院、計算機學院等共建電子信息專業碩士學位授權點、電子信息工程博士學位授權點。2018年物理學成為湖南省雙一流培育學科，2020年7月物理學科進入全球ESI前1%，成為學校19個ESI前1%學科之一，2021年物理學學位點國際評估為優秀。

創新人才培養模式，培養質量持續提升。學院以立德樹人為根本，以學生為中心，以“價值塑造、知識傳授、能力培養、智慧啟迪”為人才培養理念，加強課程思政建設和創新創業能力培養。學院設有應用物理學(理學)、光電信息科學與工程(工學)2個本科專業，2020年，應用物理學獲批國家一流建設專業、光電信息科學與工程獲批湖南省一流建設專業。現有全日制在校學生1077名，其中本科生623人、研究生454人。積極開展拔尖人才培養探索，從2012年起，開設物理科學班，從2019年起，開設應用物理拔尖人才培養實驗班，2020年應用物理學強基班開始招生，2019年應用物理學成為湖南省物理拔尖學生培養基地，2021年，應用物理學獲批國家基礎學科拔尖學生培養2.0基地。畢業生質量高，就業形勢好，本科生就業率超過95%，研究生就業率100%。近三年連續獲得中南大學就業工作先進單位。

大力加強平臺建設，辦學條件不斷改善。擁有國家工科物理教學基地、國家物理實驗教學示范中心、國家虛擬仿真教學中心3個國家級教學平臺，有大學物理、物理實驗和固體物理3門國家精品課程(國家網絡資源共享課程)，以及大學物理國家雙語示范課程，“低溫強場下磁性材料的磁特性測試與微觀結構表征虛擬仿真實驗”入選國家虛擬仿真項目，“大學物理B”、“信號與系統”、“電磁學”、“大學物理(線上)”獲批國家一流課程。擁有超微結構與超快過程、納米光子學與器件2個湖南省重點實驗室，納米銀線透明導電薄膜湖南省工程技術研究中心。教學科研實驗室1.2萬平方米，各種先進的儀器設備價值約1.2億元。

科研勢力不斷增強，高水平成果不斷涌現。年均發表高質量論文450多篇，年均進校科研經費近2000萬元，年均獲得授權專利40余項；高水平論文成為新亮點，2022年發表PRL論文3篇，NI指數期刊論文50多篇。

國際化辦學程度不斷提高，對外交流與合作不斷拓展。已與哈佛大學、麻省理工學院、勞倫斯伯克利國家實驗室、羅切斯特大學、新加坡國立大學、多倫多大學、澳大利亞國立大學、東京工業大學、德國于利希研究中心、德國拜羅伊特大學、西班牙瓦倫西亞大學、丹麥技術大學、韓國成均館大學、臺灣科技大學、香港中文大學等國(境)外20余所知名高校開展了長期穩定的合作關系。同國內外多所大學建立了交流合作和人才培養關系，每年互訪的學者達100余人次。

開展對口援疆，社會服務創佳績。從2010年開始，學院對口支援新疆大學物理科學與技術學院，采取派遣副院長、學術帶頭人和主講教師等多種形式，支援新疆大學物理科學與技術學院開展學科建設、科學研究、人才培養和社會服務工作。

弘揚“格物致理，創新篤行”的院訓。走人才強院，教學立院，科研興院，理工結合，特色發展之路，努力把中南大學物理學院建設成為國內一流、國際上有影響的學科和優秀人才培養基地。