学院下设3个系（物理系、材料系、微电子系），2个中心（物理国家级实验教学示范中心、大学物理教学中心），拥有人工微结构教育部重点实验室和核固体物理湖北省重点实验室，武汉大学电子显微镜中心、武汉大学纳米科学与技术研究中心和、量子物质能量转换协同创新中心和武汉大学天体物理中心依托学院建设运行，还拥有物理学国家理科基础科学研究和教学人才培养基地，国家工科基础课程电工电子教学基地，物理基础核心理论课程国家级教学团队，以及低维材料与智能器件教育部创新团队。
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