物理与光电工程系的渊源可追溯至1902年的国立山西大学堂西学专斋。

      物理与光电工程系作为一个以后再未被中断的实体发轫于1952年。斯年，为准备次年太原工学院独立建制，组建了四系一部（机械系、电机系、土木系、化工系和基础部）。其中基础部的物理教研室为我系的发端。

      1958年，山西矿业学院成立，其基础部的物理教研室成为我系的另一个历史源头。

      1978年和1979年，太原工学院基础部招收了两届物理师资班。这两届学生为山西省工科院校补充了物理师资。其中许多人成为博士生导师。

      1984年，太原工学院更名为太原工业大学，1994年成立应用物理系，应用物理学本科专业开始招生。

      1997年，太原工业大学应用物理系与山西矿业学院基础部物理教研室合并成为太原理工大学应用物理系。

      2001年，物理电子学学位点开始招收硕士研究生。

      2004年，应用物理系更名为物理系。

      2005年，申报的光学工程、凝聚态物理硕士点获准，同年光信息科学与技术本科专业开始招生。

      2008年，集成电路工程硕士点正式招生。

      2010年，我系改名为物理与光电工程系，同时成立了光电工程研究所。

      目前，我系现有“应用物理学”、“光信息科学与技术” 两个本科专业。“物理电子学”、“凝聚态物理”、“光学工程”三个硕士学位点和集成电路工程领域硕士点。在校全日制博士生、研究生近百名，在校本科生共414人。

      物理与光电工程系现有教职工65人，教师45名，其中正教授7名，副教授10名，具有博士学位的教师19名。山西省教学名师1名，山西省中青年拔尖人才1名，入选山西省“新世纪学术技术带头人333人才工程省级人选2名，山西省青年学术带头人2名，博士生导师2名，硕士生导师20名，高级工程技术人员10名。

      物理与光电工程系承担的“大学物理”和“大学物理实验”被评为省级精品课程。《大学物理》和《大学物理实验教程》被列为“十一五”规划教材。我系下属的物理实验中心为山西省首批基础实验示范实验室，应用物理学本科专业为山西省品牌专业。