交通大学物理系始建于1928年，于1930年并入交通大学科学学院，1937年科学学院更名为理学院。因院系调整和迁校，理学院一度停办。1994年西安交通大学恢复理学院建制，并分设数学、物理和化学三个学科，其中数学学科在2011年因学科调整由理学院迁出。2020年物理学科与化学学科分别设立学院，物理学科成立物理学院。
在近90多年的办学历史中，物理学院名师荟萃、桃李满天下，汇聚和造就了以裘维裕、赵富鑫、殷大钧、胡刚复、叶蕴理、周同庆、方俊鑫、吴有训、程守诛、吴百诗等为代表的一大批在国内外享有极高声誉的教育家。在此期间，物理学院始终坚持“基础课程教学一流、基础科学研究一流”的发展理念，以科教融合、创新发展、造就引领未来理化专业拔尖创新人才为宗旨，为国家培养了大批优秀人才。
物理学院现有教职员工145人，其中包括含42名教授、50名副教授、4名讲师、20名学校“青年优秀人才”的专任教师116人，工程技术人员21人（含高级工程师9人），行政人员8人。现有优秀青年基金获得者3人，教育部“跨世纪优秀人才培养计划”2人，教育部“新世纪优秀人才”6人，陕西省“科技新星”1人，省级教学名师3人和教育部全国高校教学指导委员会专家3人。
物理学院物理学科下设应用物理系、光电信息科学与工程系、材料物理系、大学物理部、实验物理中心等5个系级单位，并设有国家基础学科拔尖人才培养计划---物理试验班，教育部“强基计划”物理学试验班，其中应用物理为国家一流本科专业，光电信息科学与工程、材料物理为省级特色本科专业。物理学院建设有国家工科大学物理教学基地、国家物理实验教学示范中心和陕西省物理专业实验教学示范中心。近年来，物理学院在教育、教学改革中成果突出，先后承担完成33项教学研究课题，发表教学研究论文30余篇，出版教材19部，获得12项国家、省级、校级教学成果奖。
物理学院设有物理学一级博士点和博士后科研流动站和材料物理与化学二级博士点。并设有教育部物质非平衡合成与调控重点实验室、科技部新材料国际研发中心、陕西省先进功能材料及介观物理重点实验室和陕西省量子信息与光电量子器件重点实验室等省部级和国家级科研基地。近年来，物理学院主持承担了包括 973 课题项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金优青项目等在内的国家级项目47项、省部级项目35项，获得国家自然科学二等奖2项、国家科技进步二等奖1项、教育部自然科学一等奖2项、陕西省科学技术一等奖2项，发表包括20多篇ESI高被引在内的SCI论文1600余篇。
在本科生培养方面，物理学院每年按物理三个本科专业、基础学科拔尖人才计划—物理试验班和“强基计划”物理试验班招收本科生人数约210人。物理学院始终把学生的培养作为物理学院的根本工作，在创新人才培养方面勇于创新、敢于拼搏，取得了一系列优异成绩。近年来，物理学院本科生承担各级“大学生创新训练项目”31项，在各类学科竞赛中获得包括全国大学生“挑战杯”赛特等奖、一等奖和三等奖在内的各项奖励28人次，在国际重要学术刊物上发表学术论文46篇。 崇尚科学和追求卓越的物理学院文化蔚然成风，每年有超过60%的毕业生进入哈佛大学、麻省理工学院、普林斯顿大学等国内外一流大学继续深造，一批学生进入高新科技企业从事科技产品研制和开发。
在研究生培养方面，近五年先后有2人获德国“洪堡”奖学金、1人获法国“玛丽居里”奖学金、1人获日本“JSPS”奖学金、1人荣获“交大研究生标兵”，有20%硕士毕业生选择继续攻读博士学位，其余大部分进入知名国企或合资企业，就业率多年保持100%。
物理学院国际交流广泛，近年来积极推进人才培养和科学研究的国际化进程，每年邀请国（境）外诺贝尔奖得主和院士等专家来校讲学50余人次，先后主办6次高水平国际学术会议，并与欧美等国家和地区的16所大学和机构开展了实质性科研合作和联合培养学生。物理学院教师每年出国（境）学术交流超50人次，联合培养、攻读学位及短期交流等学生超70人次，赴欧美名校做访问学者的青年教师近20名。
在新的历史起点上，物理学院将进一步秉承百年交大兴学强国的办学宗旨，聚焦立德树人根本任务，以学科建设为依托，以队伍建设为保障，不断加强自身发展，持续传承弘扬西迁精神，在“双一流”和“创新港”建设中奋斗创造新的辉煌！