西北师范大学发端于1902年建立的京师大学堂师范馆，1908年设立京师优级师范学堂理化科，后来发展成立了北京师范大学物理系，1931年更名为国立北平师范大学物理系。1937年9月，国立北平师范大学、国立北平大学、国立北洋工学院迁至西安，组建西安临时大学，国立北京师范大学物理系更名为西安临时大学物理系，1938年3月更名为国立西北联合大学理化系。1939年，国立西北师范学院独立设置，理化系成为国立西北师范学院最早设置的十个系之一，1941年开始迁往兰州。1949年8月，兰州解放，国立西北师范学院更名为西北师范学院，并于1950年10月正式设立物理系。此后，学校屡易校名，1958年11月更名为甘肃师范大学，1981年9月更名为西北师范学院，1988年5月更名为西北师范大学，但都保留了物理系的独立设置。1995年，物理系在物理学科的基础上，增设了应用电子技术本科专业。2000年9月，为了适应学校教育事业发展的需要，学校对原有的教学、科研、直属业务单位进行了重组，成立物理与电子工程学院，下设物理系、电子信息工程系、实验中心3个教学单位。2012年，为进一步扩大办学空间，学院新开办了材料物理专业。百余年来，物理学专业已为甘肃、青海、新疆、西藏等地区培养了大批优秀师资和中学教育领军人才，为西北和甘肃的科教事业、社会发展做出了重要贡献。

    近20年，物理学专业建设取得了快速的发展。1998年获得原子与分子物理硕士学位授予权，2003年获得原子与分子物理博士学位授予权，2006年获得物理学一级学科硕士学位授予权，2009年获得物理学博士后科研流动站，物理学入选国家级特色专业，2011年获得物理学一级学科博士学位授予权。目前建有“甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室”、“国家基金委理论物理专业学术交流与人才培养平台”、“激光等离子体光谱甘肃省国际合作基地”等平台，是甘肃省一级重点学科。