物理學專業設置于1975年。經過40餘年的發展，該專業已成為湖北省一流本科專業、湖北省品牌專業及學校傳統優勢專業。具有光學工程一級學科碩士學位授予權和課程與教學論（物理）二級學科碩士點，已形成本科、碩士較為完備的人才培養體系，并構建了優秀的教學團隊和教學實驗平台，其中物理類核心課程教學團隊為湖北省優秀教學團隊；物理學教研室2019年獲批湖北省優秀基層教學組織；“物理實驗教學中心”是校級實驗教學示範中心；“光學工程”是湖北省重點培育學科，光學學科是湖北省“楚天學者”設崗學科；“光電器件與材料實驗室”是黃石市重點實驗室，擁有2個湖北省高校優秀中青年科技創新團隊項目。目前本專業在校生人數480，現有專任教師37人，其中教授6人，副教授14人，具有博士學位29人，物理學專業目前生師比13：1，具有博士研究生學位教師占專任教師的比例78%。專任教師中碩士生導師32人；中青年教師（45歲以下）中具有博士學位者25人；博士學位、碩士學位者占青年教師總數的100%。專業另聘基礎教育一線中學兼職教師11人。專任教師中有享受國務院政府特殊津貼人員2人，全國優秀教師1人、省跨世紀學術骨幹黃石市優秀教師3人、湖北省有突出貢獻的中青年專家2人，湖北省楚天學者計劃人才5人，黃石市突出貢獻教師1人。
物理學專業，學制4年，授予理學學士學位，是湖北師範大學曆史最悠久的專業之一，是湖北省品牌專業，擁有省級教學團隊（物理學），湖北省優秀基層教學組織（物理學教研室），2019年獲批省級一流本科專業建設點。目前已經為湖北省基礎教育及全國科學研究及其他領域培養大量合格人才。物理學專業旨在培養具有良好的思想素質，人文素養和科學精神，具備物理教學實踐能力、教育創新創業能力、能适應未來教育發展的新型物理教育人才；物理學專業以師範生科技創新能力和物理教學技能兩種實踐能力為培養目标，實現地方、高校、基礎教育機構三方協同培養，以課程體系為支撐、特色項目活動拓展為培養途徑的新型理科師範生科技教育實踐能力培養模式。專業建設逐步形成“以學科建設為龍頭，以課程建設為重點，立足師範、面向社會、拓寬基礎、提高能力，培養創新人才”的優勢和特色。物理學專業開設力學、熱學、電磁學、光學、理論力學、熱力學與統計物理、電動力學、量子力學、數學物理方法、近代物理實驗等核心主幹課程。本專業培養的一些優秀畢業生目前已經成為基礎教育、科學研究、企事業單位的業務骨幹。