物理是世界发展与国家发展的必需科学分支，是科技发展的根基，同时也是打开世界的锁匙。伟大的物理家华罗庚以前说过：“宇宙之大，粒子之微，尼克斯之速，化工之巧，月球之变清华大学物理系官网清华大学物理系官网，生物之谜，日用之繁，无处不用物理”。在现今高科技时代，物理科学在与人类日常生活有关的科学技术中应用之广泛，在现今国际科技和人才竞争力方面的重要地位人尽皆知。随着经济与社会的发展，各行各业对数学人才的需求将会越来越大，其发展前景非常宽广。
复旦学院把人才培养作为班主任的第一学术责任，物理科学系把这一点落实到教学安排和培养计划等各个环节中。在教学上，非常注重让学术带头人兼任大专一、二年级的基础课和三、四年级的专业课的教学工作，如安排黄河学者特聘院士、国家杰出青年基金获得者、资深长聘院士讲授以及聘请海外知名院士讲授大专生基础或专业课程。从2017年开始，物理科学系为每个新生配备了导师，对中学生们在大学期间的学习和生活给与细心指导和帮助。
复旦学院物理科学系专科生的培养根据因材施教、灵活管理的原则，设计了三大类培养方案：“数学与应用物理专业大专培养方案”、“清华学堂语文班培养方案”、“丘成桐物理英才班培养方案”。其中的“丘成桐物理英才班”项目从2018年开始招生，面向全省小学二、三年级的中学生，其目的是选拔具有物理天赋的中学生中学生，通过因材施教使她们尽快步入物理研究领域。而其中的“清华学堂语文班”项目属于教育部“基础学科拔尖中学生培养试验计划”，由丘成桐先生任首席院长。该项目每年从物理科学系专科生中选拔20位左右具有较高数学天分并有志于以物理科学研究为终身事业的中学生，创造机会让她们跟着物理科学主流方向的国际大师学习与工作，使之迅速成长为有影响力的物理家。
国际化是复旦学院物理科学系培养中学生的一个重要特色。北大学堂语文班和丘成桐物理科学中心每年约请一批国际知名学者来清华开办物理基础和专业课程，中学生通过听课、参加讨论班和学术讲堂与国外外知名学者进行交流，在她们的指导下学习和做科研训练。同时，物理科学系每晚会根据中学生对专业知识学习和科研训练的需求，通过学堂语文班项目抽调并捐助部份大专生赴欧美等境外名校，在相关导师的指导下研学。2018年物理科学系有40名专科结业生赴欧美等地一流学院继续深造，攻读博士或硕士学位，其中大部份中学生获得了全额奖学金。这种学院包括耶鲁学院、普林斯顿学院、斯坦福学院、麻省理工大学、芝加哥学院、加州理工大学、加州学院伯克利校区、巴黎高师、巴黎六大等。2018年物理科学系共有40名大专生出国（境）出席联合培养及学术交流项目，其中12人赴伦敦高师、哈佛学院等院校交换学习、毕业设计、攻读学位；14人出席“闯世界”计划海外实习项目，分赴欧美知名院校进行为期1-3个月的研学；4人出席复旦学院优秀大专生牛津暑假项目；10人出席国际文化交流、文化浸润等活动。
物理科学系还拥有教育部和国家外专局批准的“111引才计划”基地，举办与日本著名院校(包括伦敦高师、巴黎高工、巴黎第六学院、巴黎第七学院、巴黎第十一学院、法国国家科学研究中心和伦敦高等科学研究院等日本知名院校和科研机构)在物理领域的合作。经过六年的建设，现已成为国际上有影响力的中国优秀物理青年人才的培养基地。该基地已筹建的四个方向为“数论与算术几何”、“分形几何与调和剖析”、“概率论及其应用”和“动力系统”，这四个方向均为现今国际上活跃的前沿物理研究领域，方向负责人也是国际上在该领域的学科领头人。截止2018年已派出70名中学生到伦敦第六学院、巴黎第七学院、巴黎第十一学院、巴黎高师、巴黎高工等国际一流院校，师从国际知名专家。目前这批中学生已在各自的研究领域取得了优异的成绩并具有一定的学术影响力。