Program Studi Teknik Fisika di ITS pada awalnya merupakan salah satu bidang studi di Jurusan Fisika Fakultas Ilmu Pasti dan Ilmu Alam (FIPIA) – ITS, yang pertama kali berdiri pada Nopember 1965. Dalam perkembangannya, sejak tanggal 10 Nopember 1983 bidang studi ini berkembang menjadi jurusan yang berdiri dibawah Fakultas Teknologi Industri (FTI) – ITS dengan nama Jurusan Teknik Fisika. Pemisahan secara resmi ditetapkan dalam Keputusan Dirjen Dikti RI No. 116/Dikti/Kep/1984. Keberadaan Jurusan Teknik Fisika di Fakultas Teknologi Industri saat ini tertuang dalam STATUTA ITS No. 0443/O/1992 tanggal 18 Nopember 1992.

Teknik Fisika memiliki peranan yang penting dalam pengembangan ilmu dan teknologi yang berkaitan dengan industri secara luas. Sebagai institusi pendidikan tinggi, Program Studi S1 Teknik Fisika telah memperoleh Akreditasi A (Sangat Baik) sejak 2006 dan memperoleh nilai yang sama (A) ditahun 2012 dengan nomor 044/BAN-PT/Ak-XV/S1/XII/2012 dan berlaku sampai tahun 2017.

Pada tahun 1995, Jurusan Teknik Fisika FTI-ITS membuka Program Studi D3 Teknik Instrumentasi sebagai jawaban atas tingginya permintaan pasar terhadap tenaga ahli madya dibidang instrumentasi. Sebagai upaya untuk meningkatkan kompetensi lulusannya, maka sejak tahun 2011 Jurusan Teknik Fisika membuka Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi yang merupakan pengembangan dari Prodi D3 Teknik Instrumentasi dan telah memperoleh Akreditasi B sejak tahun 2013 (BAP-PT No. 167/SK/BAN-PT/Ak-XIII/Dpl-III/VIII/2013).

Dalam kaitannya untuk berperan aktif dalam pengembangan ilmu Teknik Fisika, pada tahun 2008 Jurusan Teknik Fisika secara resmi telah membuka Program Studi Magister (S2) Teknik Fisika. Pembukaan program studi bertujuan untuk menghasilkan lulusan yang mampu secara aktif dan mandiri dalam mengembangkan ilmu teknik fisika khususnya serta ilmu pengetahuan dan teknologi pada umumnya. Prodi ini telah memperoleh Akreditasi A (Sangat Baik) sejak 2013 (012/SK/BAN-PT/Ak-X/M/I/2013). Selanjutnya, Jurusan Teknik Fisika membuka Program Studi Doktor (S3) Teknik Fisika pada tahun ajaran 2014/2015 dan mulai menerima mahasiswa baru sebagai angkatan yang pertama.

Tertanggal sejak 26 Januari 2017, berdasarkan Peraturan Rektor Nomor 10 tahun 2016, program studi D3 Metrologi dan Instrumentasi tidak lagi termasuk program studi yang terdapat di Jurusan Teknik Fisika FTI-ITS. Program Studi ini berganti nama menjadi  Teknik Intrumentasi yang dinaungi dalam Fakultas Vokasi. Peraturan yang sama menyebabkan diubahnya nama Jurusan Teknik FIsika menjadi Departemen Teknik Fisika.

Pendidikan Teknik Fisika pertama kali diadakan di Indonesia pada tahun 1950, dan terus berkembang hingga pada tahun 2017 dilaksanakan di delapan perguruan tinggi se-Indonesia yaitu Institut Teknologi Bandung, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Universitas Gadjah Mada, Universitas Nasional, Telkom University, Surya University, Sekolah Tinggi Teknologi Mutu Muhammadiyah Tangerang, dan Universitas Multimedia Nusantara. Bidang peminatan yang populer di Indonesia adalah bidang instrumentasi dan kontrol serta bidang rekayasa energi. Bidang instrumentasi dan kontrol dibutuhkan dalam industrialisasi secara nasional sedangkan bidang energi fokus mempelajari energi terbarukan dan konservasi energi. Bidang-bidang seperti material, fotonika, dan akustik menjadi ciri khas Depertemen Teknik Fisika di perguruan tinggi tertentu.

Dalam kancah internasional, Teknik Fisika dikenal dengan sebutan Engineering Physics, atau di beberapa perguruan tinggi disebut Applied Physics. Pada umumnya kurikulum yang disediakan serupa diseluruh dunia namun disesuaikan kembali dengan bidang keahlian di setiap perguruan tinggi. Fakta menunjukkan bahwa walaupun di Indonesia Teknik Fisika hanya diajarkan di 8 perguruan tinggi, di beberapa negara seperti Amerika, Jepang, dan negara-negara Eropa, Teknik Fisika menjadi jurusan yang cukup populer karena mendukung pembelajaran yang heterogen, dengan pilihan bidang minat yang sangat beragam. Bidang-bidang seperti mechatronics, nanotechnology, microelectronics, photonics, dan biophysics adalah beberapa contoh peminatan yang diajarkan dalam Departemen Teknik Fisika diseluruh dunia.