前沿物理与清洁能源材料学科群主要涵盖物理学、数学和材料学三个学科。所依托物理学科始于1923年中州大学数理系，1978年理论物理专业开始招收硕士研究生；2011年获批物理学一级博士点，下设高能物理、凝聚态物理、原子分子物理、光学以及数学物理五个研究方向。近年来随着研究方向的发展、交叉与融合，2015年物理学博士点对各研究方向进行整合，成立“前沿物理与清洁能源材料”学科群，下属理论物理（主要对应原高能物理方向）、清洁能源材料及应用（对应原凝聚态物理方向）、量子信息与精密测量（对应原子分子和光学方向）以及高性能计算和大数据处理（对应原数学物理方向和理论物理中部分研究方向）四个方向。2020年进入河南省特色骨干学科（群）建设A类。学科群积淀深厚，传统优良，孕育了一批相关学科，2018年学科群第三研究方向获批光学工程一级博士点，第四研究方向获批统计学一级博士点，2019年又新获光学工程和数学两个博士后流动站。
学科群现拥有专人教师168人，其中双聘院士3人，国家杰青、中科院百人计划、国家优青、青年长江学者、全国优秀科技工作者、全国优秀教师、国家万人计划领军人才、全国优秀博士论文获得者、教育部新世纪优秀人才支持计划获得者20余人次；中原科技创新领军人才、省特聘教授、省优秀专家、省学术技术带头人、河南省杰青、优青等省级人才40余人次。
近五年来，学科群先后主持国家自然科学基金联合重点、科技部“十四五”国家重点研发计划“大科学装置前沿研究”课题、国家自然科学基金等国家级课题120余项；或河南自然科学奖7项，学科群所涵盖的物理学、材料学、数学三个学科均进入ESI全球前1%，且物理学在全国第五轮科学评估中获评B类学科。学科群拥有动力电源及关键材料国家地方联合工程实验室，河南省先进半导体与功能器件集成重点实验室，河南省红外光谱测量与应用重点实验室，河南省光电传感集成应用重点实验室等国家及省级平台14个。
学科群主要依托的物理学科是国家首批特色专业、河南省名牌专业和河南省专业综合改革试点专业，拥有国家级物理实验教学示范中心、河南省基础学科拔尖学生培养基地等教学平台；培养出了1位中科院院士、11位国家杰青等科技人才，是河南省最早实现全国优秀博士学位论文突破的学科；还培养了一大批中学教学名师和校长，毕业生多数成为河南省中学物理教师队伍的骨干和精英。近五年在国际数学建模、东芝杯、挑战杯、华夏杯等全国学科竞赛中获二等奖以上50余项。
