物理与光电工程学院前身是大连理工大学物理系，始建于1949年。物理系的创始人是著名物理学家两院院士王大珩先生，他担任了首任物理系系主任。物理系几十年来培养了一大批富有创新精神的高素质的科技和管理人才，其中我国第一台激光器的研制者王之江院士，北京大学前校长、前任国家自然科学基金委员会主任陈佳珥院士，电子显微学专家姚骏恩院士, 冰川物理和冻土热力学专家丁德文院士等就是这些优秀人才的杰出代表。2006年在物理系的基础上成立了物理与光电工程学院。学院坚持理工科并重发展，以理学为基础依托，工学为应用支撑，在专业与学科建设、人才培养与科学研究等方面形成了特色优势。目前学院师资力量雄厚，现有教职工132人，其中教授39人，副教授43人;长江学者奖励计划 特聘教授1人，国务院学科评审组成员2人，教育部新世纪优秀人才支持计划5人，博士生指导教师36人。学院现设有4个研究中心：等离子体科学与工程、聚变等离子体物理、光子技术和光电检测技术工业应用中心;7个研究所：理论物理、原子与分子物理、凝聚态物理、近场光学与纳米技术、光信息科学与技术、电子科学与技术研究所和神经信息学。近年来，承担了973计划、ITER 计划、863计划、国防军工和国家自然科学基金等多项关系国计民生的重点科研项目，完成了与生产实践直接相关的光纤通信、传感、LED发光及光伏研发等众多应用项目。
学院现有物理学和光学工程2个一级学科博士点、等离子体物理等9个二级学科博士点、2个博士后流动站(物理学、光学工程)、一个国家重点学科(等离子体物理)和三个辽宁省重点学科(等离子体物理、光学工程、理论物理)。学院拥有三束材料改性教育部重点实验室，基础物理国家实验教学示范中心，辽宁省先进光电子技术重点实验室，大连光电技术研发中心等重点实验室和中心。
现有在校本科生658人，硕士研究生317人，博士研究生256人，博士后研究人员18人，其中师资博士后5人。学院本科毕业生大约60%保送和考取研究生;5%出国留学;5%读双学位;其余到高校从事科研教学或就业于光电研发生产企业、微电子和半导体企业、高技术企业，软件开发企等。
学院现有物理基础科学班、应用物理学、电子科学与技术和光信息科学与技术本科专业，其中应用物理学、电子科学与技术和光信息科学与技术按物理学类大类招生，前两年按大类培养，后两年按专业培养。学院开展本科生的国际交流与联合培养活动，与加拿大滑铁卢大学等国际一流大学签署了2+2联合培养协议，为学生的发展提供便捷通道。