KAIST 물리학과에서는 응집물리(물질, 소자), 광학, 입자 물리, 컴퓨터 물리, 생물물리, 비선행 및 비평형 물리 등 연구에 중점을 두고 있고 있다.

또한, 기초과학에서 실제응용에 이르기까지 실험 및 이론에 걸쳐 인류의 발전을 이끌 새로운 지식을 창조하고 새로운 패러다임으로 이어지는 도전적인 문제를 찾아 해결하는 것을 목표로 한다.