化学物理系是1958年中国科学技术大学成立时, 由著名科学家钱学森, 郭永怀，柳大纲亲自创办的, 旨在培养兼有化学和物理两方面知识结构的复合型人才, 以适应我国发展两弹一星对于物理与化学相结合的交叉学科人才的需求。建系时设高速化学反应动力学和物理力学两个专业。1964年中国科学技技术大学将四个与化学相关的系并为近代化学系, 1994年又恢复化学物理系的名称。首任系主任是中国科学院力学所所长、中国科学院院士郭永怀先生。物理化学（含化学物理）专业于1981年获硕士学位授予权, 1993年获博士学位授予权, 2001年被教育部评定为国家重点学科, 现设有博士后流动站。

中国科学技术大学化学物理系师资力量雄厚, 现有教职工56人, 其中教授42人(博导28人，含双聘教授10人), 副教授(和其它副高职称)11人，包括中国科学院院士6人(朱清时院士、吴奇院士、包信和院士、杨学明院士、张东辉院士和杨金龙院士), 教育部“长江学者”特聘教授1人, 杰出青年基金获得者12人, 优秀青年基金获得者3人，教育部新世纪百千万人才工程3人。诺贝尔化学奖获得者李远哲教授和物理奖获得者K.Siegbahn教授应聘担任本系名誉教授, 另聘国内外院士和教授29人担任我系客座/兼职教授。目前化学物理系的教师不仅大多  数具有博士学位, 而且大多都在国外大学工作或学习过, 具有丰富的教学和科研经验。

中国科学技术大学化学物理系已成为国内著名、国际知名的物理化学（含化学物理）科研基地和高级人才培养基地, 现已本科毕业生1500余人, 培养硕士和博士研究生600余人。化学物理系本科设物理化学（含化学物理）专业，学制4年。本着“化学与物理相结合, 宏观与微观相结合, 基础与应用相结合” 的指导思想, 坚持站在化学物理的前沿, 理论与实验工作紧密结合, 注重化学与物理的交叉并向材料、生命科学渗透。培养的学生具有坚实的数理化基础、前沿的专业理论知识和化学实验技能。目前在校博士生80余人, 硕士生100余人, 本科生190余人, 80%以上的本科毕业生被国内外著名大学或研究机构录取为研究生, 其余学生为各科研机构或公司等聘用。

化学物理系的主要科研方向有单分子物理化学、光谱与动力学、表面与催化、胶体与生物大分子、能源化学物理，理论与计算化学等, 已取得了一系列创新性研究成果。目前承担和参与国家重大科学研究计划、国家973项目、中科院创新工程重点项目、国家自然科学基金重点和面上项目等50余项科研任务。