Первым заведующим кафедрой физики и директором Физического института (в 1909 – 1921 гг.) был профессор Владимир Дмитриевич Зёрнов (1878 – 1946), защитивший в 1909 г. магистерскую диссертацию под руководством корифея российской физики профессора, заведующего кафедрой физики Московского университета Петра Николаевича Лебедева. В. Д. Зёрнов, пользуясь советами П. Н. Лебедева, занимался непосредственно вопросами строительства Физического института, создания коллекции физических приборов, приобретения учебной и научной литературы, формирования штата сотрудников. Первый «десант» московских физиков в Саратовском университете состоял исключительно из учеников П. Н. Лебедева. В. Д. Зёрнов проводил экспериментальные исследования в области акустики в контексте изучения общих свойств колебательных и волновых процессов, что впоследствии составило одно из главных направлений работ саратовских физиков. В 1917 г. В. Д. Зёрнов стал первым деканом открывшегося физико-математического факультета Саратовского университета.

В 1922 – 1932 гг. кафедрой общей физики и Физическим институтом руководил Константин Александрович Леонтьев (1889 – 1932), ученик П. Н. Лебедева. С его именем связано становление в СГУ радиотехники и радиофизики, теплофизики. Он проводил большую методическую работу, писал и переводил с иностранных языков книги по физике. Так, в Государственном технико-теоретическом издательстве в 1932 г. (уже после смерти Константина Александровича) вышла его книга «Физические основы радиотехники». В том же 1932 г. увидел свет его перевод книги Р. Поля «Введение в механику и акустику». Кстати, с Р. Полем К. А. Леонтьев встретился в Саратове 15 июля 1928 г., в день проведения в Большой физической аудитории СГУ заключительного заседания VI съезда Российской ассоциации физиков,  при осмотре зарубежными участниками съезда лабораторий Физического института, получивших комплиментарные оценки.

В 1932 – 1970 гг. кафедрой общей физики руководил Пётр Васильевич Голубков (1899 – 1973), ученик К. А. Леонтьева, крупный организатор науки, методист, замечательный лектор, заслуженный деятель науки РСФСР, доктор физико-математических наук, профессор, один из основоположников радиоэлектронного направления в Саратовском университете. В разные годы он был директором НИИ механики и физики при СГУ, проректором по научной работе и ректором университета. Мемориальная доска П. В. Голубкову установлена на здании 3-го корпуса СГУ.

С 1970 по 1991 гг. кафедру общей физики возглавлял заслуженный деятель науки РСФСР, Всеволод Семёнович Стальмахов (1928 - 1991), креативный ученый, методист, педагог. Он внес весомый вклад в развитие новых научных направлений вакуумной и твердотельной радиоэлектроники миллиметрового диапазона, в разработку новых типов радиоэлектронных устройств и приборов. Интенсивно развивались на кафедре методические основы преподавания физики, разрабатывались новые учебные программы, совершенствовался общефизический практикум. Число сотрудников кафедры исчислялось несколькими десятками человек: кафедра вела занятия по всем разделам общей физики на физическом факультете и других факультетах СГУ, в планы подготовки которых была включена физика.

В 1992 – 2021 гг. кафедрой общей физики заведовал ученик В. С. Стальмахова доктор физико-математических наук, профессор, почетный работник высшего профессионального образования РФ Александр Анатольевич Игнатьев (1948 – 2022). Кафедра курировала общефизический практикум, музей физических приборов и лекционных демонстраций, Большую физическую аудиторию. А.А. Игнатьев активно сотрудничал с Институтом критических технологий НПО «Тантал», являясь главным конструктором. Там же была создана базовая кафедра физического факультета специальных и критических технологий. Главное направление научных исследований кафедры было направлено на развитие магнитоэлектроники различных частотных диапазонов.

Организацию кафедры теоретической физики в СГУ связывают с именем Дмитрия Ивановича Блохинцева (1908–1979), работавшего на физико-математическом факультете СГУ в середине 1930-х гг., впоследствии члена-корреспондента АН СССР, первого директора Объединенного института ядерных исследований. Первым заведующим кафедрой, проработавшим на ней около 40 лет, был Александр Самойлович (Шулим Шмулевич) Шехтер (1907 – 1988) , специалист по квантовой механике и теории поля. С 1954 г., с созданием в СГУ лаборатории ядерной физики с бетатроном в качестве базовой установки, кафедра получила наименование кафедры теоретической и ядерной физики. К ней был присоединена отдельно существовавшая в СГУ кафедра астрономии. Работу кафедры все годы отличало тесное сотрудничество с Объединенным институтом ядерных исследований в Дубне. Многие выпускники кафедры стали его сотрудниками. Начиная с 1945 г., на кафедре сформировалась школа по квантовой теории поля, молекулярной спектроскопии, нелинейной оптики во главе с Михаилом Аркадьевичем Ковнером (1910 – 2006). 

С 1947 г. под руководством Александра Давидовича Степуховича (1911 – 1982) стало развиваться научное направление по химической физике. При поддержке лауреата Нобелевской премии, академика АН СССР Николая Николаевича Семёнова (1896 – 1986) на физическом факультете СГУ в 1958 г. была образована кафедра химической физики.

Кафедра компьютерной физики и метаматериалов имела своей предшественницей организованную в 1952 г. (в пуле с кафедрами электроники и электрорадиотехники) кафедру физики вакуума и электровакуумных технологий. Уже в первые годы работы кафедры были созданы уникальные учебные лаборатории по физике вакуума и электровакуумным технологиям, физике и технике СВЧ. Первое время кафедра была приписана к кафедре общей физики, работала под эгидой руководителей электронной промышленности г. Саратова. В 1958 г. кафедру возглавил доктор технических наук профессор Юрий Григорьевич Альтшулер (1919 – 1992).

Наиболее известные научные достижения сотрудников кафедры в 1950-1960-е годы связаны с разработкой теории и конструкций приборов СВЧ с длительным электронно-волновым взаимодействием. Исследования по акустоэлектронике привели к созданию мощных ультразвуковых датчиков и измерителя несущей частоты одиночного СВЧ радиоимпульса. Развивалось научное направление связанное с использованием методов СВЧ для изучения коллективных физических явлений в плазме полупроводников (Л. И. Кац),. Заведовал кафедрой с 1974 по 1986 г. Александр Степанович Татаренко, участник Великой Отечественной войны.

Владимиром Ивановичем Наяновым, заведовавшим впоследствии кафедрой (в 2005 – 2008 гг.), был создан уникальный ультразвуковой локатор для визуализации формы заполненных водой полостей в грунте. Этот прибор, сопряженный с компьютером продемонстрировал уникальные возможности в процессе строительстве мостов через Волгу (в т.ч. вблизи с. Пристанное) при определении формы и объема уширений оснований буронабивных свай мостовых опор. Была проведена фундаментальная работа в области автоматизированного мониторинга производственных процессов на строительных объектах федерального значения – мостовых переходах в гг. Саратове, Казани и Волгограде (В. И. Наянов, Ю. В. Ноянов), в 2002 г. отмечена присуждением доценту В. И. Наянову премии Правительства РФ в области науки и техники. 

С 1986 по 2003 год кафедрой заведовал д.ф.-м.н., профессор Александр Федорович Голубенцев (1933 – 2003). В 1991 г. в результате достигнутых успехов в научной и прикладной деятельности кафедра стала именоваться кафедрой вычислительной физики и автоматизации научных исследований. 

В 1986 г. совместным приказом Министерства высшего и среднего специального образования СССР и Президиума АН СССР был образован филиал кафедры в Саратовском отделение Института радиотехники и электроники РАН – первый в стране университетский филиал в академическом учреждении. Его руководителем с момента организации на протяжении всех лет функционирования являлся д.ф.-м.н., профессор Николай Иванович Синицын, заслуженный деятель науки РФ, лауреат Государственной премии в области науки и техники 2000 г. В 2003-2004 гг. он исполнял обязанности заведующего кафедрой. Благодаря «связке» «кафедра университета – академическое учреждение» кафедра в 1997 – 2002 гг. работала в рамках Президентского гранта «Интеграция высшего образования и фундаментальной науки»

В 2015 г в состав кафедры компьютерной физики и метаматериалов влился коллектив кафедры прикладной физики, которая была организована в 1986 г. по инициативе профессора Василия Сергеевича Кошелева (1927-2015). С 1998 г. кафедру прикладной физики возглавлял профессор Александр Степанович Шаповалов. В 2010 г. кафедра прикладной физики расширилась благодаря присоединению к ней кафедры прикладной оптики и спектроскопии, прежде именовавшейся кафедрой химической физики (заведующий кафедрой профессор Валентин Иванович Березин (1937 – 2015).

Кафедра физики и методико-информационных технологий вошла в состав физического факультета в 1999 г. в процессе присоединения Саратовского педагогического института к СГУ. В 1974 – 2019 гг. кафедрой заведовал доктор физико-математических наук, профессор, почетный работник общего и среднего образования РФ Борис Емельянович Железовский. Кафедра имеет собственную учебную базу, наработала большой опыт в области методической подготовки преподавателей физики для средних учебных заведений, проведения различных типов педагогических практик (Н. Г. Недогреева). Научное направление в области методики преподавания физики в базовых и профильных классах связано с изучением закономерностей и особенностей процесса обучения с использованием инновационных педагогических технологий, включая современные направления цифровой трансформации обучения: использование цифровых образовательных ресурсов, формирование цифровой образовательной среды образовательного учреждения. Начиная с 2004 г., кафедра ежегодно проводила научно-методические  конференции по актуальным проблемам образования. С 2019 г. по 2022 год кафедрой заведовала д.ф.-м.н. профессор Татьяна Геннадиевна Бурова.