物理学科起源于1915 年南京高等师范学校的理化科，以及1952年院系调整后的南京师范学院的物理系。2003 年获得“理论物理”博士点；2009 年建立博士后流动站；2010 年获得物理学一级学科博士点。物理学科连续多届为省重点学科。2022年，学科进入ESI全球排名前1%，实现历史性突破。2023年入选江苏省“优势学科”。

学科现有院士1人，教授38人，副教授24人，其中博士生导师22人，“国家优秀青年基金”获得者、国家重大人才计划青年项目获得者、“教育部新世纪优秀人才”及“江苏特聘教授”等20余人。学科现有多个资源平台，包括由中国科学院院士邢定钰教授任院长的“前沿物理与交叉科学研究院”，国家一流专业，江苏省“优势学科”，江苏省中学物理名师工作站，江苏省光电重点实验室，江苏省声子工程研究中心，江苏省“双创团队”等。学科积极参与国际、国内合作，加入了CMS、BESIII、Belle II等大型国际实验组，与中国科学院理论物理研究所联合成立彭桓武科教合作中心，与中国科学院紫金山天文台联合成立前沿物理与天体物理研究中心，与安徽苏立科技股份有限公司联合成立南京师范大学-苏立科技热能研究中心。

近几年来，学科年均承担国家项目十余项，每年在国际主流期刊发表SCI论文百余篇，目前已在Science、PNAS、Phys. Rev. Lett.等一区或二区发表论文250多篇。2022年，美国斯坦福大学和Elsevier联合发布了全球前2%顶尖科学家榜单（Top 2% of Scientists on Stanford List）。学科何军、王鸣、张力发、朱瑞林和周俊5位学者入选“全球前2%顶尖科学家终身科学影响力排行榜”。目前物理学科凝练了量子输运与热能科学、高能与天体物理研究、量子信息技术中的光声耦合等多个特色方向。