物理与天文学院围绕国际一流、国内领先的目标，结合国内物理学和天文学科发展的现状与趋势，进行顶层设计和学科布局，明确学科建设目标，以平台建设、人才引进、倾斜激励等措施来强化学科的均衡发展、优化学科布局。同时面向国家科技重大战略需求，不断加强科技创新体系建设，聚焦基础前沿研究领域的重要科学问题，科研创新能力不断增强，学科发展水平迅速提高，在第四轮学科评估中，学院物理学科取得了A的好成绩，新成立的天文学科位列全国第四。

目前学院共有9个二级单位、4个省部级重点实验室、3个基金委创新研究群体、3个教育部创新团队和2个科技部创新团队。2014年，物理与天文学院牵头的“IFSA协同创新中心”以及参与南京大学物理学院牵头的“人工微结构科学与技术协同创新中心”入选教育部“2011计划”。学院始终重视重大重点项目的组织申报和布局，科研到款经费连续5年过亿，目前主持的国家973、基金委重大仪器、重大重点科研项目及课题达35项，包括科技部973项目1项（首席）、青年973项目1项、重点研发计划项目3项（首席）、国家基金委重大仪器项目1项、重大项目课题1项、重点项目9项、国家军口重大专项3项。

近五年来，学院在粒子与核物理、凝聚态物理、激光与等离子体物理、原子分子物理、光科学、软凝聚态物理，以及天文与天体物理等多个学科开展有特色的前沿研究，做出了有国际影响或领先的研究成果。在各类期刊发表学术论文1900余篇，其中在Nature，Science，Nature子刊，PRL， PNAS等高水平期刊上发表文章210余篇。多项研究成果得到了国内外学界的广泛关注与普遍认可，获得多项集体荣誉或个人奖项，如国家教育部一等奖3项，全球华人物理与天文学会“亚洲成就奖”2项，德国洪堡基金会洪堡研究奖1项，美国核物理学会爱德华•泰勒奖1项，美国杰弗逊杰出核物理学家奖1项，美国物理学会赫尔曼•费什巴赫理论核物理奖1项，全球“高被引科学家”1项等。