Кафедра физики обеспечивает базовое обучение для освоения основ технических наук, формирует научный подход студентов к окружающему миру и базовые компетенции. Преподавание физики началось с момента учреждения Уральского университета (теперь - УГТУ-УПИ), но организационно кафедра, объединяющая учебные лаборатории, сложилась к 1934 году. Кафедрой заведовали доцент И.И. Портнягин (1934 - 1936), профессор (впоследствии академик) И.К. Кикоин (1937 - 1942), академик А.П. Комар (1943 - 1945), доцент А.К. Кикоин (1946-1951).

С 1952 по 1985 год кафедрой руководит член-корреспондент АН П.В.Гельд. В семидесятые-восьмидесятые годы формально функционировали две кафедры, работавшие как единый коллектив с двумя заведующими. Ими были доцент Г.Д. Федоров (1962 - 1973), заслуженный деятель науки и техники РФ, профессор Б.А. Баум (1974 - 1999). С 1999 года кафедру возглавляет профессор А.А. Повзнер.

Сегодня в штате кафедры свыше 80 специалистов. Это – преподаватели, учебно-вспомогательный персонал, аспиранты. На кафедре работают 8 докторов наук, 8 профессоров, 46 кандидатов наук. 
С 2002 года кафедра стала выпускающей и подготовила более 30 специалистов-физиков.

Главная задача коллектива - постоянное совершенствование учебного процесса на всех факультетах на основе творческой научной и методической работы преподавателей. Видный ученый и выдающийся организатор профессор, член-корреспондент АН, лауреат Государственной премии СССР П.В.Гельд создал крупную научную школу, основы которой были заложены академиком И.К.Кикоиным. В настоящее время созданное научное направления продолжает активно развиваться на кафедре.

Направление научно-исследовательских работ сотрудников, аспирантов и студентов, выполняющих дипломные и курсовые работы - физика конденсированного состояния и физическое металловедение. Ведутся работы по изучению строения кристаллов и расплавов, динамике сильно коррелированных систем, по прикладным вопросам материаловедения.

Особое важное место начинают занимать исследования по физике трансурановых элементов и материалов на их основе. На кафедре защищено 170 кандидатских и 22 докторских диссертаций. Многие из докторов наук стали заведующими кафедр и лабораторий вузов и НИИ. Аспирантский корпус с 2007 года пополняется физиками, выпускниками кафедры.

Сотрудниками кафедры издано более десяти монографий и учебников, получены десятки авторских свидетельств на изобретения, ежегодно публикуется более ста статей. Кафедра физики представлена на международных и всероссийских научных конференциях. Высокую оценку научно-педагогической общественности заслужил новый учебник физики (авторы М.Г.Валишев и А.А.Повзнер), выпущенный одним из главных в России издательств учебной литературы.

Физический практикум кафедры складывается из лабораторно-инструментального обеспечения и учебно-методической базы и представлен крупными лабораториями механики и молекулярной физики, электричества и магнетизма, оптики, физики твердого тела и физики атомного ядра. Кроме того, развернуты три лаборатории с небольшим числом установок, решающие задачу расширения практикума для студентов специальности «физика» и включающие лабораторные работы по специальным запросам факультетов. Тематика лабораторных работ соответствует принятым образовательным стандартам.

В рамках Государственной инновационной программы (2007 - 2008 гг.) практикум претерпел серьёзную модернизацию в направлении компьютеризации физического эксперимента и современной обработки экспериментальных результатов. В плане совершенствования методики и идеологии физического эксперимента это выразилось в использовании современной измерительно-компьютерной системы NI DAQ LabVIEW.

Специальный блок (DAQ) оцифровывает первичный сигнал от измерительного ядра лабораторной установки и отправляет его на вход компьютера. Специальная программа позволяет превратить экран монитора в отображающий измерительный прибор требуемого назначения. Панель такого виртуального прибора, соответствующего самым строгим метрологическим требованиям, содержит ручки управления всей лабораторной установкой. При необходимости, весь эксперимент автоматизируется. Важным элементом постановки лабораторной работы является специально составляемая программа обработки данных и выдачи информации в требуемом формате. К этой работе привлекаются студенты-физики. Программное обеспечение включает также блок тестирования для проверки подготовки студентов к выполнению лабораторной работы.

Большое внимание уделяется современным образовательным технологиям не только в лабораторном практикуме, но и в других видах учебной работы. Кафедра располагает одним из лучших в стране демонстрационным кабинетом. Лекционная база насчитывает более 150 натурных физических экспериментов по всем разделам курса физики. В электронной коллекции кабинета собраны презентации по полному курсу физики, большое количество учебных, научно-популярных фильмов, интерактивных компьютерных клипов, моделирующих физические явления и процессы.

Методическая библиотека кафедры содержит сборники тестов для входного, текущего и рубежного контроля качества работы студентов. База вопросов-заданий непрерывно расширяется и совершенствуется.