墨尔本大学物理学院因其出色的研究水平、广泛的本科课程以及具有挑战性且回报丰厚的研究生实践而享誉海内外。墨尔本大学物理学院的天体物理学、理论粒子和实验粒子物理学理学硕士项目旨在探索关于起源、进化和宇宙命运的问题，以及解决一些当下最重要的和基本的问题。另外，墨尔本大学物理学院有众多合作研究，其中包括日内瓦CERN的大型强子对撞机、LIGO引力波探测器、MWA低频射电望远镜。墨尔本大学物理学院的强项在于探索光与物质的相互作用，尤其是利用钻石和硅的先进材料领域、量子信息科学、光子学、先进的电子显微镜、纳米成像、纳电子学、以及单原子和光子。墨尔本大学物理学院与澳洲同步加速器密切合作，主办了相干x射线科学中心和维多利亚节点的量子计算机技术中心。