化学物理系是1958年中国科学技术大学成立时，由著名科学家钱学森，郭永怀，柳大纲亲自创办的，旨在培养兼有化学和物理两方面知识结构的复合型人才，以适应我国发展“两弹一星”对于物理与化学相结合的交叉学科人才的需求。建系时设“高速化学反应动力学”和“物理力学”两个专业。1964年中国科学技技术大学将四个与化学相关的系并为近代化学系， 1994年又恢复化学物理系的名称。首任系主任是中国科学院力学所所长、中国科学院院士郭永怀先生。物理化学（含化学物理）专业于1981年获硕士学位授予权，1993年获博士学位授予权，2001年被教育部评定为国家重点学科，现设有博士后流动站。
中国科学技术大学化学物理系师资力量雄厚，现在岗教职工43人，其中中国科学院院士2人(朱清时院士和吴奇院士)，教授18人(博导18人)，副教授(和其它副高职称)14人。诺贝尔化学奖获得者李远哲教授和物理奖获得者K.Siegbahn教授应聘担任本系名誉教授，另聘国内外院士和教授29人担任我系客座/兼职教授。目前化学物理系的教师不仅大多数具有博士学位，而且大多都在国外大学工作或学习过，具有丰富的教学和科研经验。
中国科学技术大学化学物理系已成为国内著名、国际知名的物理化学（含化学物理）科研基地和高级人才培养基地，现已本科毕业生1300余人，培养硕士和博士研究生500余人。化学物理系本科设物理化学（含化学物理）专业，学制4年。本着“化学与物理相结合，宏观与微观相结合，基础与应用相结合” 的指导思想，坚持站在化学物理的前沿，理论与实验工作紧密结合，注重化学与物理的交叉并向材料、生命科学渗透。培养的学生具有坚实的数理化基础、前沿的专业理论知识和化学实验技能。目前在校博士生80余人，硕士生80余人，本科生280余人，80%以上的本科毕业生被国内外著名大学或研究机构录取为研究生，其余学生为各科研机构或公司等聘用。
化学物理系的主要科研方向有单分子物理化学、原子分子光谱与化学动力学、表面物理化学与催化化学、胶体与生物大分子物理化学以及理论与计算化学等，已取得了一系列创新性研究成果。目前承担和参与国家重大科学研究计划、国家973项目、中科院创新工程重点项目、国家自然科学基金重点和面上项目等50余项科研任务。