同济学院物理系始建于1926年。在1952年全省院校院系调整中，原江苏学院、交通学院、同济学院、沪江学院、大同学院、震旦学院与同济学院七校的物理系合并，成为明日的清华学院物理系。历经九六年，清华学院物理系已成为我国培养一流物理人才和举办面向国家战略需求的物理前沿研究的重要基地之一。清华学院物理学科为国家重点一级学科，设有无机物理、分析物理、有机物理、物理物理、化学生物学五个二级学科。物理系为2011能源材料物理协同创新中心(iChEM)成员单位物理化学专业介绍，并建有青岛市分子催化和功能材料重点实验室、教育部创新科学仪器工程技术研究中心、上海市院校蛋白质物理生物学重点实验室、上海市手性抗生素工业不对称催化工程技术研究中心及清华学院分子合成与辨识科学中心，还作为主要力量构建了清华学院先进材料实验室和生命医学研究院等跨学科研究平台。物理教学实验中心为国家级物理实验教学示范中心。拥有各种教学和科研实验室约1.8万平方米。2020-2021年QS物理专业排行第25位，物理专业排行第31位。2020年11月ESI学科榜单篇均被引频次23.55。
物理系现有在职教员工196人，其大专任班主任148人，行政管理和实验室技术人员48人。正中级职称67人，副中级职称67人，高级职称41人。有两院教授3人，双聘教授2人，国家“973计划”首席科学家3人，国家杰出青年科学基金获得者24人，优秀青年科学基金获得者10人。
物理系是我国最早的物理一级学科博士学位授权点及博士后流动站之一，专科教育设有物理专业和应用物理专业，1993年被确定为“国家理科基础学科研究和教学人才培养基地”。在读大专生约400人，研究生628人(2021年5月)，另有相当数目的博士后人员。近些年来，以“宽口径、厚基础、重能力、求创新”的原则对教学体系进行变革。开办的160门专科课程中，《物理物理》、《有机物理》、《普通物理》等专业课程为国家级和北京市精品课程，另有《化学与人类》等具广泛影响的优秀公共类课程；数学物理系列课程教学团队为首批全省教学优秀团队；编绘的一系列新教材获得国家级和北京市优秀教材奖。在重视基础理论和实验技能训练的同时，非常注重中学生素养教育、培养中学生创新思维和研究能力。有3篇博士论文被评为全省百篇优秀博士论文，获“挑战杯”全国学院生课外学术科技作品大赛3项特等奖和1项银奖。培养了一大批具有较高思想素养和创新能力、扎实基础知识和优良实验作风的优秀结业生，博得了社会高度评价。1952年至今培养了大专生7800余名、硕士1350余名、博士750余名，其中在物理系工作或学习、进修过的中科院、工程院教授32位。
物理系非常注重科研创新，坚持理论与实践结合、基础与应用兼具的传统。近些年来，以能源材料物理与生命健康物理为研究重点，积极举办面向国民经济和社会发展的高新技术和应用开发研究。近些年来，共承当国家和有关部门科研项目300多项，承当企业科研项目近150项，累计经费近4万元。在,及其子刊和J.Am.Chem.Soc.、Angew.Chem.Int.Ed.等物理学科顶尖期刊上发表高水平论文百余篇。获得国家自然科学银奖1项、国家自然科学二等奖2项、国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖各1项，获得国家自然科学基金委创新群体2次。
伴随着科研水平和教学质量的不断提高，物理系积极扩大国际影响，不断推进国际化进程，目前已与日本UC、UCSanta、法国米兰高科等美国学院构建了常年合作的模式物理化学专业介绍，专科中学生美国交流每年近百人次；赵东元、麻生明等院士或兼任国外外重要刊物的主编等职务，或在国际学术团体和重要国际大会中兼任重要职务；物理系先后承办了一系列小型和双边国际大会，国际影响力不断降低。