Il Dipartimento č l'erede dell'Istituto di Fisica fondato nel 1914 e trasferitosi presso il complesso di Arcetri nel 1921. Protagonisti della prima fase di vita dell'ente furono i professori di fisica Antonio Roiti e, successivamente, Antonio Garbasso. L'istituzione dell'ateneo fiorentino dette grande impulso alla ricerca e alla modernizzazione degli orientamenti di studio, con l'istituzione di nuovi insegnamenti: valga per tutti quello di Fisica Matematica retto da Enrico Fermi. Gli anni della Seconda Guerra Mondiale videro un ridimensionamento dell'attivitą di ricerca, che riprese negli anni Cinquanta. Il Dipartimento, recentemente trasferitosi nel "campus" di Sesto Fiorentino, sta procedendo alla riorganizzazione delle collezioni di strumenti e delle dotazioni bibliografiche.

La collezione di fisica comprende strumenti costruiti tra la fine dell'Ottocento e la prima metą del Novecento: galvanometri, elettrometri, resistenze campione, bussole, bilance elettriche, pesiere, microscopi, scale a dividere, un magnetometro e un armonium. Alcuni di questi strumenti, a volte prototipi costruiti all'interno dell'istituto, costituiscono rari esempi nella loro tipologia.