物理学は、自然界の出来事にひそむ基本法則や原理を発見し、新しい現象を予測、説明する学問です。東北大学の物理学教室は、日本屈指の規模とレベルを誇り、物理学の主要な分野をカバーしています。
素粒子、宇宙論、原子核の分野では、宇宙の起源、ニュートリノ、ハイパー原子核などを対象として、日本および世界各地で実験を行っています。物質の構造や性質に関する分野（物性物理）では、磁性、光、電気伝導、相転移などの現象を幅広い手法で探求し、世界をリードする研究を進めています。両分野ともに理論的な研究も活発に行われています。
卒業生の多くは大学や研究所で研究・教育にあたったり、企業で研究開発や調査に携わることになります。

物理学とは、森羅万象を人間が理解出来る形にモデル化し、そのモデルを元に新しい現象を予測する学問です。自然界の様々な出来事の中から、その背後に潜む基本的な法則や原理を発見するための「実験」、それらの法則や原理に基づいて新しい現象を説明・予測する「理論」を両輪として、物理学はインフレーションに始まる宇宙の進化と構造や、世界を構成している基本要素である素粒子・原子核、そして物質の構造など様々な自然現象に関する多くの謎を解き明かしてきました。その過程では、クォーク、レプトン、ゲージボゾンやヒッグス粒子などの物質・宇宙の成り立ちに関わる素粒子の発見と共に、X 線、核磁気共鳴 (NMR)、レーザー、高温超伝導、カーボンナノチューブなど近代的生活に欠かせない様々な技術の礎が築かれました。深刻な環境問題やエネルギー問題を抱える現代において、これら諸問題の解決のためには、実験事実と論理的思考を基本とする物理学のアプローチがますます重要になっていくと期待できます。