DTU Fysiks forskningsindsats fokuserer på grundvidenskabeligt interessante fysikområder med klare anvendelsesmæssige perspektiver. Instituttet driver forskning og forskeruddannelse inden for områderne defineret ved de seks sektioner:
Som led i sin forskningsindsats koordinerer DTU Fysik forskningsinitiativet CASE, de tværfaglige DTU-centre, Nano DTU og Fluid DTU. Endelig er DTU Historie placeret på DTU Fysik.