Odborná činnost katedry se skládá z „vědecké“ a „pedagogické“ části. Oddělení Aplikované fyziky se zabývá vědeckou činností a zaměřuje se na následující čtyři oblasti. (1) jaderné spektroskopické metody – vývoj přístrojové techniky pro experimenty jaderné fyziky (detektory, moduly, měřicí a testovací systémy), využití této techniky v materiálovém výzkum ve vlastních i zahraničních laboratořích, sp
olupráce například se Spojeným ústavem jaderných výzkumů (Dubna, Ruská Federace). (2) nanotechnologie – příprava a charakterizace nanosystémů, nanomateriálů, vývoj metodik nanotechnologií, materiálové studie základního i aplikovaného výzkumu. (3) digitální zpracování obrazu – digitalizace a předzpracování obrazu, teorie příznakového a strukturálního rozpoznávání, využití neuronových sítí pro konstrukci klasifikátorů v oblasti fyzikálních aplikaci v návaznosti na 3D tisk (průmysl, lékařství, výstupy optických metod). (4) metrologie - vývoj měřicích metod a měřicích systémů, validace metodik, zpracování výsledků, statistická analýza dat. Oddělení Didaktiky fyziky se zabývá současnými koncepcemi fyzikálního vzdělávání na základních a středních školách a zaměřuje se na zavádění moderních technologií do výuky (využití počítačů, vzdálené a počítačem podporované experimenty). Katedra garantuje nebo spolugarantuje výuku předmětů studijních programů Aplikovaná fyzika, Nanotechnologie a Učitelství fyziky a v rámci svých pedagogických činností se podílí na výuce fyziky nejen pro fyzikální obory, ale i pro studenty dalších přírodovědných oborů (chemie, biologie). Pro potřeby výuky katedra provozuje mnoho speciálních, moderně vybavených laboratoří (např. laboratoř elektroniky, laboratoř atomové a jaderné fyziky nebo laboratoř školních pokusů). Oddělení didaktiky se také věnuje tvorbě učebnic i metodických materiálů pro základní a střední školy, popularizačním akcím pro žáky i širokou veřejnost (Olomoucký fyzikální kaleidoskop, Veletrh vědy a výzkumu, Univerzita dětského věku apod.).
