物理系是UIUC的理科王牌之一，也是美国主要的物理学研究和教育中心之一，一直雄居全美前八名、前九名，学术声誉为世界级。

UIUC物理系教授和毕业生曾5次登上诺贝尔物理奖榜, 还有一名毕业生Rosalyn Sussman Yalow登上诺贝尔医学奖榜, 她是全世界仅有的10名获得诺贝尔科学奖的女性之一。另外, 电子工程系毕业生、集成电路发明人Jack Kilby也曾获得诺贝尔物理学奖。

凝聚态物理是物理学中规模和影响最大的分支。UIUC的凝聚态物理专业一直雄居全美第一。大名鼎鼎、两次获得诺贝尔物理学奖的巴丁(John Bardeen)发明了晶体管、提出了超导理论, 他在UIUC工作了40年、直到人生尽头, 是物理系的镇山之宝。好玩的是, 凝聚态物理大老、普林斯顿的Philip W. Anderson(科大少年班名人谢彦波、干政的导师)居然是UIUC附中毕业的。UIUC真是凝聚态物理的圣地。

与哈佛等一些学校不同, UIUC不喜欢雇名气大却已经没有创造力的教授。UIUC有不少活跃在第一线的正当年的物理学家。以凝聚态物理为例。UIUC做理论凝聚态物理的人很多，而且搭配合理。如果想做理论强关联，有刚刚获得诺贝尔奖的Tony Leggett，还有Fradkin、Phillips、Stone; 想做计算物理, 有Ceperley这样的计算物理大牛和Goldbart；想做统计物理和重整化群，则有Goldenfeld；如果你喜欢怀旧，可以去找Pines和Baym，他们会告诉你五十年前物理学里发生了什么事件。而且UIUC有非常出色的实验凝聚态物理学家，比如因确定了高温超导能隙对称性而获得Buckley奖的van Harlingen，还有最近刚刚窜红的Yazdani，跟他们接触可以获得很多有价值的信息。UIUC凝聚态方向有四、五个教授在做光学相关的材料制备和物性研究。

UIUC物理系其它方向也是全美一流的, 比如粒子物理与原子核物理、生物物理、量子信息等等, 不必多说了。值得一提的是, Paul Kwiat和潘建伟一样, 也是Anton Zeilinger组出来的, 前几年刚从美国国家科学基金会NSF拿到了一笔近五百万美金的量子信息研究经费, 他和UCSB的Dirk Bouwmeester(也来自Zeilinger组)堪称全美量子信息方面的两大牛人。

UIUC物理系新生代毕业生中，有Matthew P. A. Fisher这样的后起之秀。他以前在UIUC读PhD的时候，名义导师是Tony Leggett，但他一直跟Fradkin做研究。他在80年代末花了很多时间去研究从Mott绝缘体到超流或者超导的量子相变，2001年初Max-Planck的一个实验室在实验上成功地实现了从Mott绝缘体到超流体的量子相变，其理论依据之一就是M. P. A. Fisher等人的研究成果。他最近五年突然发飚，写了无穷多的文章，在电荷分数化、拓扑序、规范场理论以及相涨落、准粒子局域化方面都做了很多很有价值的尝试。他的好多篇文章被引用次数过超过一千次。

M. P. A. Fisher出生名门, 老哥是哈佛物理系教授Daniel S. Fisher, 老爸是Wolf物理奖获得者Michael E. Fisher。据说M. E. Fisher早年一直喜欢Daniel超过Matthew，Daniel很早就立志做物理，而Matthew年轻时候的理想是拿奥运会田径冠军，不过后来也做了物理，而且很突出，现在是UCSB理论物理研究所教授, 曾获得NSF颁发的沃特曼奖(Alan T. Waterman Award)，成为迄今为止仅有的获得该奖的五个物理学家之一。哈佛校长萨默斯是历史上唯一一个获得该奖的经济学家, 田刚是迄今为止仅有的获得该奖的四个数学家之一。

差点儿忘了物理学界的传奇人物、怪才Stephen Wolfram。Wolfram1959年出生于伦敦，15岁发表首篇理论物理论文，19岁到Caltech、一年内获得理论物理学博士学位。1981年他成为历史上最年轻的麦克阿瑟“天才”奖（MacArthur "Genius" Fellowship）获得者。他早年研究粒子物理，后来转搞元胞自动机，开创了复杂系统研究这一新领域。1986年起他在UIUC物理系做教授，在UIUC创办了复杂系统研究中心。其间，1987年他在香槟城里创办了Wolfram研究公司，开始开发著名数学软件Mathematica。Mathematica是有史以来最重要的科学软件，使得人们可以随心所欲地进行各种复杂的数学运算，被全世界各大学和科研机构广泛使用。Wolfram因此也成为千万富翁，于1988年离开了UIUC，开始逐渐远离学术界，但仍然抽时间继续关于自然界中复杂性的起源问题的研究。从1998年起，他既未发表过一篇文章，也没有参加过一次学术会议。

2002年，Wolfram发表了一本1200多页的大部头《一种新科学》（A New Kind of Science）。他声称此书是科学史上最为重要的一部著作，他创造了“一种新科学”，他所做的一切不亚于牛顿的贡献。他认为应该放弃微积分和其它常规数学工具，转而采用简单的“规则”，用这些简单的规则所生成的图案具有令人难以置信的多样性和复杂性。他在书中给出几个主要发现：向自然选择学说作出挑战；时间为什么单向流逝；怎样制造人造生物；解释股市涨落；诸如从雷电到星系的复杂系统如何蕴藏著智能；树叶、树木、贝壳、雪花和几乎所有其他东西的形状为什么是那个样子的，等等。该书成为2002年夏天最畅销的书，发行之后的一个星期里，初版五万册
就全部销售一空。在出版后的六个月内，就有近200篇关于该书和该书作者的评述文章发表在包括《新闻周刊》（Newsweek）、《商业周刊》（Business Week）、《卫报》（The Guardian）、《每日电信》（The Telegraph）、《纽约时报》（The New York Times）、《连线》（Wired）等各大媒体上。顶尖科学期刊《自然》（Nature）也发表了一篇与该书有关的文章和一篇书评。Wolfram真是一位霍金式的科学家明星。

不少的中国科学院院士，比如吴式枢、施汝为、魏荣爵等等, 都曾在UIUC物理系获得博士、硕士学位。理论凝聚态物理学家、中国科学院院士、清华大学物理系系主任朱邦芬也曾任UIUC物理系客座教授。另外, 在由李政道发起、大名鼎鼎的CUSPEA(中美联合招收物理研究生)项目中, 有九百多名年轻学子出国深造，UIUC共录取了19位中国学子, 其中有17位是历次CUSPEA考试的前十名。科大少年班陈永聪是1983年CUSPEA全国第二名, 从UIUC毕业回国后, 26岁时成为科大最年轻的副教授、30岁时成为科大最年轻的教授。