Het departement hecht zeer veel belang aan het uitvoeren van kwaliteitsvol onderzoek, waarbij een evenwicht beoogd wordt tussen enerzijds theoretisch en experimenteel onderzoek, en anderzijds fundamenteel en toegepast onderzoek. Verder is ook het aspect maatschappelijke dienstverlening zeer belangrijk voor het departement.

Het onderzoek wordt uitgevoerd in verschillende onderzoeksgroepen.

Doctoreren bij het Departement Fysica van de Faculteit Wetenschappen is sterk verweven met de onderzoeksactiviteiten van het departement. Van kandidaten wordt verwacht dat zij tijdens en na hun doctoraat brede algemene en zeer uitgebreide specifieke kennis op het gekozen kennisdomein opbouwen. Het onafhankelijk uitvoeren van onderzoek is een andere vereiste. Doctoreren kan in het Nederlands en in het Engels.