清華大學於1956 年在新竹復校，首先設立原子科學研究所，其中有核子物理、核子工程及核子化學等組。有鑒於基礎科學的重要性，清大進一步於1965 年成立物理學系，由王唯農擔任首任系主任，並於1966 年將原子科學所核子物理組改制為物理研究所碩士班，由李怡嚴擔任首任所長，1967 年設博士班。至今本系已有學士班畢業生2116 多人，碩士班畢業生1319 多人，及博士班畢業生248 多人。本系並於2001 年設立天文研究所碩士班，2009 年增設天文研究所博士班。本系初創時所使用的物理館建於1958 年，舊址為目前化工系館所在位置，是清華在台復校第一棟研究實驗館，物理館梯形教室亦是當時校內主要活動及演講場所。本系於1988年遷入目前正在使用的物理系館，樓高七層，並有地下室一層，總面積為12,562 平方公尺。本系師資陣容自創系以來即極為堅強，涵蓋領域甚廣。歷年來專任教師榮獲許多國內外獎項，並有朱國瑞、吳茂昆、徐遐生、張石麟等四位中央研究院院士。清華大學物理系在學術研究與教學輔導方面，一直享有極佳聲譽，是全台最好、最有競爭力的系所之一。本系畢業系友有七位是中央研究院院士，同時也有多位產業界的重要領導人物。
