ภาควิชาฟิสิกส์ มีความมุ่งมั่นที่จะสร้างผลงานวิจัยที่มีผลกระทบสูงและพัฒนานวัตกรรมที่มีคุณภาพ ภายใต้แผนยุทธศาสตร์วิจัยของคณะวิทยาศาสตร์ มจธ. เน้นการวิจัยแบบเครือข่ายจากปัญหาและโจทย์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน และสอดรับกับการพัฒนานักศึกษาที่อยู่ในหลักสูตรระดับปริญญาตรีและระดับบัณฑิตศึกษา อีกทั้งทางภาควิชามีความพร้อมทางด้านเครื่องมือวิจัยขั้นสูงสนับสนุนการตรวจวัด วิเคราะห์ ทดสอบ สำหรับนักศึกษา นักวิจัย และการบริการด้านอุตสาหกรรม อีกทั้งได้รับการส่งเสริมจากภาคอุตสาหกรรมและได้รับทุนวิจัยจากภาครัฐ
โดยมีการดำเนินการวิจัยในเชิงปฏิบัติและเชิงทฤษฎี ได้แก่ ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและการคำนวณครอบคลุมการสร้างแบบจำลองระดับโมเลกุล การขนส่งในวัสดุขั้นสูง ฟิสิกส์พลาสม่าและฟิวชั่นนิวเคลียร์และข้อมูลควอนตัม ฟิสิกส์ทดลองประกอบด้วยทัศนศาสตร์ การวิจัยวัสดุ ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ฟิสิกส์การแพทย์ เทคโนโลยีฟิล์มบางและวัสดุนาโน
การพัฒนางานวิจัยของภาควิชาฟิสิกส์ ซึ่งสอดรับกับประเด็นยุทธศาสตร์ด้าน "งานวิจัยที่เป็นเลิศเพื่อมุ่งสู่นวัตกรรม" มุ่งเน้นการผลิตผลงานวิจัย สร้างองค์ความรู้เชิงวิชาการและนวัตกรรมที่มีผลกระทบสูง มีประโยชน์สามารถนำไปสู่การต่อยอดเชิงพาณิชย์ได้