物理系是中山大学30年代初就已成立的院系之一。物理系现有物理学和光学工程二个国家博士学位授予权一级学科，是中山大学唯一一个拥有理学和工学博士学位授予权一级学科的院系。物理学一级学科设有博士后科研流动站。有光学工程、光学、理论物理、凝聚态物理、粒子物理与原子核物理五个博士点，光学工程、光学、微电子学与固体电子学、材料物理与化学、理论物理、凝聚态物理、粒子物理与原子核物理等七个硕士点。此外物理系设有物理学、材料物理学、光信息科学与技术和微电子学四个本科专业，其中物理学是国家理科基础科学和教学人才培养基地，光信息科学与技术专业是广东省高等学校首批名牌专业。物理系目前有教授32人，副教授37人，具有博士学位的40人。在读博士生68人、硕士生146人，本科生881人，专科生45人。
凝聚态物理二级学科是全国重点学科，光学和凝聚态物理是广东省重点学科。光学和凝聚态物理设有国家“长江学者奖励计划”特聘教授岗位。凝聚态物理学科聘请了广东省首位国家“长江学者奖励计划”特聘教授。
物理系基础学科研究实力雄厚，目前承担着国家十五“863”计划项目、国家基础研究重大项目(973)前期研究专项、国家自然科学基金创新群体项目、重点项目、国家自然科学基金重大研究计划项目、国家杰出青年科学基金项目、国家“863”高技术重点探索项目、国家科委攀登计划项目、国家自然科学基金项目、广东省重大科技计划和广州市科技计划项目等一大批国家、省部级和企业委托的研究项目，近五年承担的科研项目总经费达7000多万元。学院科研成果显著，近三年获得国家自然科学奖二等奖一项、广东省科学技术一等奖二项、二等奖一项、三等奖四项、中国高校科学技术二等奖二项。出版了一批专著；教学成果显著，获得了多项国家级和省级优秀教学成果奖和优秀教材奖；教师发表的学术论文被SCI收录总数名列中山大学前茅。
物理系与国内外的许多大学和科研机构以及与香港地区的同行保持着广泛的合作关系，先后聘请美国、法国、德国、澳大利亚、加拿大、瑞典、香港、中国科学院等十多名著名学者担任兼职教授、客座教授及名誉教授，其中包括著名物理学家、诺贝尔奖获得者杨振宁教授、著名低温物理学家美籍华人朱经武教授、中科院知名学者赵忠贤、洗鼎昌、姚震、梁春广、范海福等院士。物理系的教师、研究生近年频繁赴国外及香港地区参加合作科研、进修和各类国际学术会议。
物理系十分重视人才培养，把本科教学放在第一位，把“培养适应21世纪需要、基础扎实、知识面宽、综合素质高、有创新精神和合作精神的优秀人才”作为建设目标，开展了一系列的改革工作。近年来物理系大胆改革课程体系，拓宽专业口径，坚持分流培养，既培养高层次的基础科学研究人才，又培养具有开发、管理能力和创新能力的高素质应用型人才。