物理学系前身是西北大学物理学系理论物理教研室，1937年物理学科成立时就设置了理论物理教研室，是西部高校 历史悠久的基层教学研究单位之一。经过多年的传承与发展，2013年物理学院成立时，在理论物理教研室的基础上成立了物理学系。
    物理学系现有教师21人，其中教授6人，副教授10人，讲师5人，是一支结构合理、年富力强的教学研究团队。主要承担全校公共基础课—基础物理学、学院各本科专业的公共基础课程的教学工作,以及国家理科基础科学研究和教学、物理学人才培养基地和物理学专业的人才培养和科学研究工作。
   1994年，物理学专业被教育部批准为首批国家理科基础科学研究与教学人才培养基地，2004年顺利通过由国家自然科学基金委员会和教育部组织的检查评估；1999年，理论物理获“211工程”重点学科立项； 2001年，“物理学本科专业”被省教委授予“陕西省普通高校名牌专业”； 2005年，“物理学一级学科博士、硕士学位授权点”获批；2007年，“物理学陕西省高等学校特色专业建设点”获批；2008年，“物理学国家级高等学校特色专业建设点”获批；同年，理论物理学科被陕西省列为国家重点学科培育学科建设项目；“粒子物理与原子核物理”、“原子与分子物理”、“等粒子体物理”三个二级学科被列为陕西省重点建设学科建设项目；2010年，“陕西省物理学研究型创新人才培养模式创新实验区”获批，2012年，国家基金委在我校设立了“西部理论物理交流平台”。
   物理学系的科学研究与研究生培养，主要凝练为经典与量子反常规范理论、量子可积系统、非线性物理、数学物理与量子场论和材料计算、电子结构理论计算等领域，取得了具有国际先进水平的研究成果，目前承担数十项省部级以上教学及科研项目，曾获多项教学科研奖励。