物理学院现有“物理学”国家一级重点学科，覆盖理论物理、凝聚态物理、声学、光学、原子分子物理、粒子物理核物理、生物物理与软物质、原子与分子团簇物理、应用电子学与技术物理等，其中“理论物理学”、“凝聚态物理”、“声学”为国家二级重点学科。拥有固体微结构物理国家重点实验室、近代声学教育部重点实验室、江苏省高技术研究重点实验室（纳米技术）、以及十余个跨学科研究所与研究中心，跨学科的南京微结构国家实验室正在筹建中。物理学院是国家物理学基础学科人才培养基地，大学物理教学实验中心是国家物理学基础学科人才培养基地和国家物理实验教学示范中心。物理学院的“物理学”博士后流动站是全国优秀博士后流动站。
现代物理系
1.简介
现代物理系现有五个博士学科点：原子核物理和低能强子物理、粒子物理与宇宙学、生物物理和物理生物学、软物质物理、凝聚态理论和统计物理。均具有学士、硕士、博士学位授予权，设有博士后流动站。
现代物理系现有教职员工18人。教授 11名（均为博士生导师 ）；副教授 7名。
2.研究方向
2.1原子核物理和低能强子物理
原子核物理学和低能强子物理的主要研究领域是探索物质微观结构的奥秘，研究原子核和基本粒子的结构与运动规律。现有教授2名（其中长江教授1名），副教授2名。
师资：
任中洲 教授（杰出青年，长江教授，现任现代物理系党支部书记）
宗红石 教授
许昌 副教授
孙为民 副教授
2.2 粒子物理与宇宙学
粒子物理与宇宙学的研究领域是探索物质的基本结构和基本粒子间的相互作用，研究宇宙中物质的起源和演化。其中粒子物理研究物质的基本组成单元以及在很高能量下这些基本组元产生和转化的规律和原因；这部分研究以国际高能物理实验为主，主要研究方向包括基于粒子加速器的实验，如欧洲大型强子对撞机上的ATLAS实验和北京正负电子对撞机上的北京谱仪实验，以及基于非粒子加速器的实验，如深圳大亚湾核反应堆中微子实验等。现有教授3名（其中院士1名），副教授1名。
师资：
陆埮教授（兼职院士）
陈申见 教授
张若筠 教授
李明哲 副教授
2.3生物物理和物理生物学
物理生物学是新的物理学与生物学交叉方向。它的主要任务是用物理学概念和方法定量研究生命现象,揭示生命现象的物理特性，以及研究由生物学启发的物理问题。现有教授 4名（其中长江教授1名），副教授3 名。
师资：
王炜教授（杰出青年，长江教授）
刘锋教授 (新世纪人才)
王骏教授 （新世纪人才）
曹毅教授
李文飞 副教授
张建副教授
秦猛副教授
2.4 软物质物理
软凝聚态物理利用物理学方法和手段研究大量来自化学和生命的有机物质体系。 体系的构筑单元具有复杂的几何形状以及构筑单元间存在弱的相互作用，其自组装/自组织常常呈现复杂的动力学演化、 高度的非线性行为、或非平衡态特征。软凝聚态物理是物理学与化学、生命科学、和材料科学的交叉前沿，已成为21世纪物理学发展的一个重要研究方向。 现有教授1名（其中长江教授1名），副教授1名。
师资：
马余强 教授（杰出青年，长江教授）
任春来 副教授
2.5 凝聚态理论和统计物理
凝聚态物理的研究范围是凝聚态物质的原子之间的结构、电子态结构以及相关的各种物理性质；统计物理研究的对象是大量粒子所组成的系统，它的目的是以物质微观结构的动力学行为作依据，应用统计的方法，解释物体在宏观上，整体上表现出来的物理性质。现有教授1名。
师资：
金国钧 教授（现任现代物理系主任）
物理学系依托南京大学固体微结构国家实验室，具有一流的基础研究实力和水平，与国际上二十多个国家和地区保持着较为密切的科研合作、学术交流和联系。其主要研究内容是在电子层次上研究凝聚态物质中不同类型微结构组态、分布、相互作用及形成和转变规律, 揭示它们与宏观物理性质间的内在联系，并将理论研究，计算机模拟与当代先进实验手段相结合，探索、设计和制备各种类型的微结构材料，研究其物理机制和新效应，为发展新型微结构材料奠定基础。
具体的研究方向包括：
1. 超导物理学和强关联电子系统：研究掺杂莫特绝缘体的物性，包括高温超导体在内的各种非常规超导体的超导机理与物性，钙钛矿氧化物物理学，铁电体介电体物理学，多铁性系统相变，磁电耦合物理与材料制备，功能陶瓷薄膜和异质结材料及应用等
2. 介观物理学和电子输运：研究自旋电子学，介观体系中的量子输运过程和新奇量子效应，如掺杂锰氧化物中的巨磁电阻效应、纳米异质结构中的隧道磁电阻效应、铁磁/超导隧道结等。研究的基本问题包括如何预计纳米结构中的电流性质、电子电子互作用对电流性质的影响、电子的自旋自由度对输运特性的影响，以及纳米结构中热输运的性质等。这些问题的回答将有助于未来新一代微纳电子器件的设计。
3. 计算凝聚态物理和材料设计：通过计算模拟的办法研究碳纳米管、钙钛矿氧化物、稀磁半导体等物理体系的电子输运特性、光学性质、力学性质和磁学性质等多种物性。为设计新一代纳米器件提供材料和物理基础。
4. 磁性物理学：研究纳米材料的磁性与自旋相关的输运性质及其与微结构的关联。例如： 磁性纳米颗粒的小尺寸效应，表面效应; 纳米线阵列的磁性; 磁电阻效应, 磁光效应, 磁热效应，薄膜与颗粒膜的反常霍尔效应; 纳米微晶软磁与永磁材料; 半金属与赝金属材料； 稀磁半导体材料的研究等。这一方向的研究内容还包括利用自旋极化的扫描隧道显微镜研究磁性纳米结构的物性。
5. 团簇物理学：研究多种团簇结构的各种物性，例如金属和半导体团簇的结构和性质，团簇组装纳米结构的量子性质，金属和氧化物纳米线的结构和性质，包裹团簇的热力学性质——纳米喷，以及激光调控磁性半导体纳米结构等。
6. 固态量子信息和量子计算：主要研究领域是超导量子计算和超导器件，以及宏观量子相关现象。实验观测到约瑟夫森节中的量子相干振荡，不仅证实了量子力学可以应用于宏观变量，而且开创了运用超导器件实现量子计算机的广阔前景。
光电科学系
光电科学系研究方向包括量子调控物理学、介电体微结构物理学、晶体生长与相变动力学、光电转换物理与应用、新能源材料物理与技术、微纳光学与光子学、超快光谱学、量子光学、量子电子学、信息光学、非线性光学、激光技术与器件、等离激元学、亚波长光子学、超构材料与物性，现有光学、凝聚态物理学、光学工程、理论物理等博士点，各个研究方向均具有学士、硕士、博士学位授予权，设有博士后流动站。
光电系现有教职员工47人,包括教授 19人（博士生导师16人：中国科学院院士3人、千人计划教授1人、教育部长江奖励计划特聘教授5人、国家杰出青年基金获得者5人，教育部新世纪人才基金获得者7人）,副教授 10人,讲师3人,其他工程系列18人。