物理学科1978年开始培养硕士，1986年获得硕士学位授予权，同年起连续六届评为省重点学科，2006年获得博士学位授予权，2009年建立物理学博士后流动站, 2010年获得物理学一级博士点，涵盖8个二级学科。学科有五个稳定研究方向。作为地方院校，河南师范大学理论物理研究组是最早加入北京电子谱仪国际合作组（BES）的地方院校，参与制订BESIII发展规划黄皮书，排除了国际热点问题“轻超对称粒子假设”，多次在国际会议上被重点评述；凝聚态物理学研究组在“汽车尾气处理三元催化剂性能”研究方面，发现了影响三元催化剂性能的关键因素,所主持的关于“极化子理论”国家自然科学基金项目被评为“特优”；光学研究组关于“光与原子束间量子传递”工作被澳Hope研究组列为“量子传递技术”三篇代表工作之一，“量子超化学”研究成果发表在Phys. Rev. Lett.，多次在国际学术会议上做特邀报告；原子与分子物理研究组建立了简捷计算电子被分子散射的理论方法，诠释了电子散射小角度截面非零问题，荣获河南省科技进步奖；新能源研究与应用研究组在高效率太阳能电池材料研发方面获得重大进展，研发的新型聚合物太阳能电池材料的光电转化效率已达7.2%,处于国际领先地位。
学科在国内同类学科中形成了具有一定特色和较大学术优势的研究方向，凝聚了一批优秀人才和具有扎实基础的后备队伍，有教授16人（14人为博士生导师）、副教授41人、具有博士学位人员97人，学科梯队结构逐渐合理；科研水平在国内同类高校中领先地位十分明显：承担的科研项目和经费数位居前列；发表的学术论文数量、级别和引用率在国内同类学科中较为突出；学术成果数量多、影响大；一些方向在国际上有较大的知名度。学科中的理论物理学科是河南省发展较早，并具有国际国内影响力的学科之一，在长期的发展过程中积累了一批处于国际领先的成果，培养了1位中科院院士，7名国家杰青，8名国家优青，有9人成为省级特聘教授或入选科学院“百人计划”。这些人中有的已成为国内所在领域学术研究中的领军人物(如中科院高能所研究员张新民)。其他重要项目获得者，如国家杰出青年基金获得者杨金民研究员和李海波研究员，国家杰青获得者、教育部“新世纪优秀人才支持计划”获得者华中师范大学杨亚东教授，国家优秀青年基金获得者、教育部“新世纪优秀人才支持计划”获得者、河南省特聘教授、河南省杰青曹俊杰等优秀人才。我学科培养的博士毕业生常钦的博士论文于2012年入选全国优秀博士论文。
本学科研究与河南省重点发展的新能源、新材料、信息技术等战略性新兴产业息息相关；河南由人口大省向人力资源强省迈进，急需大量创新型高学历物理学人才；物理学一级学科的设立，有利于汇聚高水平研究队伍、培养更多物理学高级人才，以满足河南乃至全国经济发展和科技创新的迫切需要。
物理学一级学科下设理论物理、凝聚态物理、光学、原子与分子物理四个二级学科点。
1.1 理论物理学科点
理论物理学科自1986年起连续六届被评为河南省重点学科，已培养出6名国家杰青和8名省级特聘教授。在长期的发展过程中，围绕LHC和BEPC国际合作实验，紧密跟踪理论物理的国际前沿和热点，形成新物理唯象研究、B物理与CP破坏和BES实验数据分析3个稳定研究方向。
1.新物理模型研究：本研究团队是八十年代国内最早开展technicolor(TC)理论研究的小组，也是国际上几个主要研究组之一，研究成果被多家实验组大量引用。美国费米实验室著名专家C. Hill 在关于TC理论的权威综述报告Phys. Rep. 381(影响因子为14.742)收录本学科10篇相关论文。
本方向在超对称研究方面取得一些重要成果：排除国际热点问题“轻超对称粒子假设”（发表在顶尖期刊Phys. Rev. Lett.），多次在国际会议上被重点评述；在顶夸克研究上，提出一种大幅度简化计算味改变中性流过程的新方法，国际上较早对顶夸克前后不对称性进行研究等，近两年有两篇论文单篇引用超过50次。
2.B物理与CP破坏研究：作为国内主要研究组，参与制订北京正负电子对撞机--北京谱仪BESIII发展规划黄皮书，负责B物理章节的撰写。代表性工作包括提出一种“双胶子”新机制，解释了CLEO国际合作组发现的困惑；提出解释B衰变中慢J/Ψ粒子过量产生问题的新方法，目前该方法引起美国BABAR和日本BELLE国际实验合作组的重视，正在被检验。相关成果发表在Phys. Rev.等SCI顶尖期刊24篇，其中发表于Phys. Rev.D 72:015009(2005) 上的论文被引用超过50次。
3. BES实验数据分析：作为国内最早加入北京谱仪国际合作组（BES）的地方研究组，为BES发展输送大量后备人才，并在实验数据分析、软硬件开发等方面做出突出工作。
1.2 凝聚态物理学科点
凝聚态物理方向紧密围绕当前能源与环境的热点问题形成了表面界面物理、低维量子结构和新型高效纳米催化材料的模拟与设计三个稳定的研究方向。
1. 表面界面电子结构与表面吸附的研究：(1) 掺杂晶体表面界面电子结构及掺杂半导体表面吸附特性的研究，发现表面-界面存在电荷转移现象；(2) 磁性多层膜研究，揭示了磁性超薄膜材料在半导体和非磁金属衬底表面的磁性增强和磁有序特征；(3) 金属/氧化物催化剂的理论研究，揭示了催化机理和影响催化性能的重要因素。其中关于“Au与表面相互作用”的研究，发表在Phys. Rev. B的两篇论文受到了广泛关注，已被引用110次；在国际上较早开展了“汽车尾气处理三元催化剂性能”的理论研究，已在Phys. Rev. B等刊物发表论文24篇，其中关于“CeO2 表面电子结构”的研究论文被引用82次。
2. 低维量子结构研究：研究了宽带隙氮化物半导体低维量子结构中的电子结构和光学性质，半导体异质结构及其表面、界面光学声子模等。提出了宽带隙氮化物半导体异质结中内建电场和激子态的计算方法，成功解释了由极性半导体材料组成的量子结构中的激子态、带间光跃迁及输运现象，相关成果发表在Phys. Rev. B，J. Appl. Phys.等SCI源期刊上被引用61次。用量子场论方法深入研究了电子-声子相互作用，并系统发展了极化子理论，所主持完成的关于极化子理论的国家自然科学基金项目被评为“特优”。
3. 新型高效纳米催化材料的模拟与设计：本方向致力于用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究纳米尺度金属团簇、核壳机构团簇及负载型纳米团簇的稳定性、构效关系。通过对电子结构的研究，来理解影响纳米催化材料的根本因素；通过第一性的分子动力学模拟，来研究团簇的稳定性；通过掺入不同的元素形成核壳结构，来调制团簇的活性和稳定性，并降低催化材料的成本。本方向的研究结果已在J.Phys. Chem.C等著名的国际刊物，对燃料电池电极催化剂的设计和改进提出了独到的见解。
1.3光学学科点
相干物质波光学与量子调控研究，为新一代量子器件高新技术的研发提供科学基础，是物理学前沿新兴的、具有重要科学意义和应用价值的方向，受到各国政府和学术界的关注和重视，我国政府“十一五”规划也把量子调控列为四个重要基础科学专项之一。光学二级学科在国内率先开展了原子激光束相干性及其光学调控技术、量子超化学、激光大气空间传播等方面的研究，取得了一批高水平的研究成果，在国内有一定的地位。
1. 原子激光束相干性及其光学调控技术：研究了光场量子特性、原子间相互作用及环境噪声对原子束相干性与品质因子等的影响，并取得了一系列重要成果。其中光与原子束间的量子传递工作被国外同行连续引用，澳大利亚Hope研究组把该工作列为量子传递技术三篇代表工作之一（在三篇论文中发表时间最早），丹麦Molmer小组提名评述该工作为产生压缩原子激光的“标准方案”之一。
2. 量子超化学：通过与量子光学领域著名专家P.Meystre合作，研究了原子激光器中的量子超化学（超冷温度下原子－分子转化的玻色增强）及异核分子产生中的量子干涉效应等，其中有两篇研究论文发表在国际物理学顶尖期刊Phys. Rev. Lett.，得到美国P. Julienne教授等著名专家的高度评价，在首届国际量子调控大会、第三届国际冷原子物理大会等国际学术会议上做特邀报告。
3.激光大气空间传播研究：在张明高院士带领下，率先在实验室开展了激光和大气分子的光吸收和散射过程的研究，测得了不同波长光和这些分子的衰减系数，取得了一批高水平的研究成果，为进一步建立光大气传播模型打下了坚实基础。该方向研究代表国内领先水平。
1.4 原子与分子物理学科点
原子与分子物理二级学科从1992年开始培养硕士研究生，1996年成为第六批硕士授予权学科，2001年已开始联合招收博士研究生。2004年成为河南省重点学科。本学科是国内该学科最高学术组织-原子分子物理专业委员会的成员单位之一。近年来本方向就以下方面开展了深入研究，形成了自己的特色，取得了一系列科研成果：
1. 原子分子碰撞研究：（1）建立了散射过程中电子与原子相互作用的光学势模型，提出了简捷计算电子被分子散射这一公认难题的理论方法。在中高能区对大量原子、分子的散射截面进行了准确的计算，特别是对一系列复杂分子散射截面的计算，得到了国内外同行(如德国Ulm大学光谱与结构数据研究组等)的关注。（2）构造了分子势能函数，并成功应用于研究原子与原子之间的碰撞（特别是冷碰撞），建立了一种研究原子-原子碰撞的新方法。发表在Phys. Rev. A，J. Phys. B等刊物上的论文被引用235次，并获河南省科技进步奖1项。
2．激光场中电子与原子的相互作用研究：以频率、极化方向和强度为特征的激光场背景下电子被原子散射是一种更为复杂的碰撞过程，建立并完善了一套以低频激光为前提的近似微扰理论方法，成功解释了激光场中电子与原子散射的小角度截面非零问题。研究成果发表在Phys. Rev. A, Z. Phys. D等国际著名学术期刊上，被引用76次。
3. 激光诱导下大分子激发态动力学的研究：通过对激光能量诱导下氢键复合物及其单体（如香豆素102的苯胺溶液等）激发态动力学的研究，得出氢键在激发态增强等新结论。研究成果发表在J. Compt. Chem.等刊物上，其中2008年发表在J. Phys. Chem. A上的论文已被引用9次。