Iнститут фiзики Нацiональної Академiї наук України створено у 1929 р. В 1921 р. при Київському губнаросвiти було організовано Фiзичну дослiдницьку лабораторiю, яка у 1922 р. була перетворена в Київську науково-дослiдчу кафедру фiзики при Київському політехнічному інституті. 1 січня 1929 р. кафедру фізики реорганізовано у Науково-дослiдчий Iнститут фiзики Наркомосвiти УРСР, який з 1932 р. був пiдпорядкований ВУАН i в 1936 р. переiменований в Iнститут фiзики АН УРСР. Органiзатором i першим директором iнституту був О.Г.Гольдман, обраний у 1929 р. академiком АН УРСР по кафедрi фiзики.

На момент організації Інституту його штат налічував 20 співробітників, у тому числі 6 наукових працівників та 10 аспірантів. Маючи нечисленне обладнання, невеликий штат працівників, в перші роки існування Інститут свою діяльність спрямовував на розширену підготовку молодих наукових кадрів, пошук та формування тематики досліджень. Ця робота була досить успішною. Аспірантуру кафедри фізики та Інституту в перші роки його існування закінчили такі відомі згодом вчені, як академіки АН УРСР В.Є.Лашкарьов, С.І.Пекар, М.В.Пасічник, академік АН СРСР В.П.Линник, член-кореспонденти АН УРСР Н.Д.Моргуліс, П.Г.Борзяк, доктори наук М.Д.Габович, О.Г.Миселюк (директор Інституту у 1938-1941 рр.) та ін.

До 1938 р. в Інституті організаційно оформились три основні напрями науково-дослідних робіт:

• Фізика напівпровідників (керівник робіт О.Г.Гольдман, з 1939 р. - В.Є.Лашкарьов)
• Фізика електронних та електровакуумних процесів (керівник - Н.Д.Моргуліс)
• Рентгенометалофізика (керівник - доктор фіз.-мат.наук С.Д.Герцрікен).

Перед війною, у 1941 р. Інститут мав 122 співробітники, з них 36 наукових працівників (5 докторів та 10 кандидатів наук), 7 аспірантів та 15 осіб науково-допоміжного персоналу. У складі Інституту була велика експериментально-виробнича майстерня, яка мала висококваліфіковані кадри та відповідне обладнання. Інститут мав свій друкований орган - «Українські фізичні записки», які виходили з 1929 по 1936 рр.

Під час війни Інститут фізики було евакуйовано до Уфи. Керівний склад Інституту поповнено співробітниками Українського фізико-технічного інституту (акад. АН УРСР О.І.Лейпунський, директор Інституту з 1943 по 1949 р., професор Г.Д.Латишев). Робота фізиків у цей час була спрямована на задоволення потреб оборонної промисловості (промисловості зв’язку, авіамоторобудування, нафтової промисловості, хімічного машинобудування та ін.).

У повоєнні роки Інститут було швидко відбудовано, в 1953 р. введені в дію нові лабораторні, виробничі та житлові корпуси на проспекті Науки, біля мальовничого Голосіївського лісу.

Головним архітектором був Добровольський А.В.

З’явилися нові напрями у роботі Інституту - широкий розвиток одержали дослідження з ядерної фізики (О.І.Лейпунський, потім М.В.Пасічник,), фізики кристалів (акад. НАН України А.Ф.Прихотько), теоретичної фізики (акад. О.С.Давидов, С.І.Пекар). В 1947 р. було створено електростатичний генератор, у 1956 р. введено в дію циклотронну лабораторію, а 12 лютого 1960 р. в Інституті фізики запущено ядерний реактор.

Успішне здійснення наукових досліджень у повоєнні роки та ріст їх масштабів створили умови, за яких дальший розвиток вимагав організаційних та структурних змін. У 1945 р. в системі АН УРСР було створено Лабораторію металофізики (у 1955 р. перетворену в Інститут маталофізики АН УРСР), до складу якої увійшов відділ дифузійних процесів Інституту фізики. У 1960 р., з метою розвитку наукових досліджень фізики напівпровідникових приладів та їх застосування на базі відділу напівпровідників Інституту фізики створено Інститут напівпровідників АН УРСР (нині Інститут фізики напівпровідників НАН України). У 1966 р. на базі відділу елементарних частинок та інших теоретичних відділів Інституту створено Інститут теоретичної фізики АН УРСР. Кілька відділів відповідного профілю стали основою створеного у 1970 р. Інституту ядерних досліджень АН УРСР. На базі відділу оптичної квантової електроніки у 1995 р. створено Інститут прикладної оптики НАН України.

Наслідком таких організаційних змін став перехід значної частини крупних вчених до новостворених інститутів Академії наук. Проте це не призвело до зниження наукового рівня робіт у самому Інституті фізики. Поряд з традиційними для Інституту напрямами досліджень (фізика кристалів, фізична електроніка) у 60-х роках було розгорнуто роботи у галузях квантової електроніки та голографії, нелінійної оптики, піроелектричних приймачів випромінювання та ін. Становлення та розвиток Інституту фізики НАН України відбулися завдяки активній творчій праці крупних вчених, які у різні часи працювали в Інституті. Як уже згадувалося, першим директором Інституту був акад. О.Г.Гольдман. Пізніше директорами Інституту були О.Г. Миселюк (1938-1941 рр.), Г.В. Пфейффер (1941-1944 рр.), О.І. Лейпунський (1944-1949 рр.), М.В. Пасічник (1949-1965 рр.), А.Ф. Прихотько (1965-1970 рр.), М.Т. Шпак (1970-1987 рр.), М.С. Бродин (1987-2000), І.О. Солошенко  (2006-2007), Л.П. Яценко (2007-2018), а з 2018 посаду директора Інституту займає М.В. Бондар.

В Інституті працювали відомі фізики О.С.Давидов, П.Г.Борзяк, В.Л.Броуде, М.Ф.Дейген, В.Є.Дяченко, В.В.Єременко, Г.Д.Латишев, В.Є.Лашкарьов, А.Ф.Лубченко, Н.Д.Моргуліс, О.Ф.Нємець, С.І.Пекар, О.Г.Ситенко, О.В.Снітко, К.Б.Толпиго, О.О.Харкевич.

Вчені Інституту зробили вагомий, а в деяких випадках вирішальний внесок у розвиток багатьох напрямів сучасної фізичної науки. Добре відомі їх фундаментальні дослідження в багатьох галузях ядерної фізики та фізики напівпровідників, фiзики твердого тіла та рідких кристалів, фiзичної i квантової електронiки та фiзики плазми. Про вагомiсть наукових досягнень Iнституту фiзики НАН України свiдчить той факт, що в ньому найбільше в країні - шість - офiцiйно зареєстрованих наукових вiдкриттiв.

В 1949р. Н.Д.Моргулiсом та П.М.Марчуком експериментально вiдкрито явище термоемiсiйного перетворення теплової енергiї в електричну.

В 1965р. зареєстровано вiдкриття "явище холодної електронної емiсiї при проходженнi струму через острiвковi металiчнi шари". Його автори - П.Г.Борзяк, О.Г.Сарбей i Р.Д.Федорович.

В 1966р. зареєстровано відкриття "явище розщеплення невироджених молекулярних термів в кристалах, що мають дві або більше молекул в елементарній комiрцi" ("давидовське розщеплення"). Автор відкриття - академік О.С.Давидов. Відкриттям передбачалось виникнення в спектрах поглинання мультиплетних смуг, кількість яких співпадає з кількістю молекул в комірці кристалу, що знайшло експериментальне пiдтвердження в відділі академіка А.Ф.Прихотько та в багатьох інших фізичних лабораторіях.

Відкриттям визнане також виявлене та вивчене в Інституту "явище багатозначностi анiзотропiї властивостей напівпровідникових кристалів, обумовленої особливостями їх зонної структури. Воно проявляється в нестiйкостi однорiдного розподiлу електричного поля в кристалi i в виникненнi шарiв з рiзними по величинi i напряму електричними полями. Автор вiдкриття - О.Г.Сарбей. С.I.Пекар, працюючи в iнститутi, передбачив "явище розповсюдження додаткових свiтлових хвиль в кристалах", яке також знайшло експериментальне пiдтвердження в лабораторiях iнституту i визнано вiдкриттям. Тут же вiн створив теорiю поляронiв.

У держреєстрі СРСР зареєстровано і наукове відкриття Е.Й.Рашби, зроблене в ІФ АН УРСР. В ньому дано пояснення природи гігантського підсилення інтенсивностей переходів на домішкові відщеплені рівні (ефект Рашба).

Співробітниками Інституту опубліковано більше 120 монографій, які торкаються всіх наукових напрямків, що розробляються в інституті, багато з цих монографій стали класичними.

За видатні наукові досягнення вчені інституту удостоєні Ленінської, чотирьох Державних премій СРСР та 18 Державних премій України, а також премій НАН України та міжнародних премій. Серед розробок iнституту, що знайшли впровадження, слiд вiдзначити металевi крiостати, болометри та електротопограф, що використовувався в космiчних дослiдженнях, крiохiрургiчнi iнструменти, лазери, пiроприймачi. Зокрема, для потреб більш як п’ятидесяти промислових підприємств СРСР дослідним виробництвом інституту аж до початку 70-х років випускались розроблені в інституті фотоелементи ФЕСС високої чутливості на базі сульфіду срібла.

Протягом багатьох десятиріч Інститут має тісні ділові стосунки з провідними вищими навчальними закладами Києва та інших міст України. У різні часи професорами Київського університету ім. Тараса Шевченка були О.С.Давидов, В.Є. Дяченко, В.Є. Лашкарьов, Н.Д.Моргуліс, В.І. Ляшенко, О.Ф.Нємець, М.В. Пасічник, С.І.Пекар, О.Г. Ситенко, К.Б. Толпиго. І сьогодні професорами та викладачами Київського університету імені Тараса Шевченка, Національного технічного університету (КПІ), Києво-Могилянської академії та багатьох інших вузів столиці є провідні вчені Інституту. Ними створено нові кафедри, читаються курси лекцій, здійснюється керівництво аспірантами.

За великі успіхи в розвитку фізичної науки і підготовку висококваліфікованих наукових кадрів Інститут фізики в 1979 р. Указом Президії Верховної Ради СРСР нагороджено орденом Трудового Червоного Прапора.

Враховуючи історичну роль колективу Інституту фізики НАН України в розвитку науки і техніки в Україні, а також унікальність головного корпусу інституту як одного з кращих зразків архітектурної спадщини України післявоєнного періоду, та монументальний розпис його купола, здійсненого в техніці енкаустики заслуженим діячем мистецтв України член-кореспондентом Академії образотворчого мистецтва М.А.Стороженком, в 1998р. Інститут фізики НАН України визнано пам’яткою архітектури, історії і мистецтва, охоронний № 297.