לימודים לתואר שני בפיזיקה מיועדים לבוגרים בעלי תעודת תואר ראשון בפיזיקה, ולבוגרי תארים ראשונים במדעים מדויקים ומקצועות ההנדסה, המחזיקים ברקע תיאורטי מוצק בפיזיקה, ומעוניינים להרחיב את השכלתם ולהתנסות במחקר סביב הנושאים הרלוונטיים ביותר בעולם הפיזיקה כיום. הלימודים מאופיינים בהשתתפות במחקרים ניסויים במעבדות מחקר מתקדמות ובלימודים תיאורטיים מעמיקים. בוגרי תארים ראשונים שאינם בפיזיקה ייתכן וידרשו בהשלמות בהתאם לדרישות החוג.

מטרתה של הפיזיקה היא לגלות את הכללים על פיהם פועל היקום, בין אם זה דרך מחקרים שמתחילים בחלקיק הקטן ביותר, חלקיקו של פרוטון, ועד לחקר היקום כולו. במחקרים אלו בודקים הפיזיקאים את מאפייניו של חומר, את טבעה של אנרגיה ואת האינטראקציה שבין חומר לאנרגיה. 

הלימודים לתואר שני בפיזיקה מכשירים פיזיקאים למחקר עצמאי דרך פיתוח מיומנויות חשיבה ומחקר מדעי, בשימוש במודלים מתמטיים מתקדמים ובמחשבים, ובהעמקה בתיאוריות עדכניות בפיזיקה. מסיימי התואר יוכלו להשתלב בתפקידי מפתח בתעשיות שונות, וכן לקחת חלק במחקר במכונים ולהצטרף לצוותי ההוראה במוסדות להשכלה גבוהה.

בדרך כלל, התכניות מכוונות למסלול מחקרי, שבסופו נדרשת הגשת עבודת מחקר (תזה). מסלול זה מאפשר המשך ללימודי תואר שלישי (דוקטורט) בתחום ובכך השתלבות במחקר ובהוראה במוסדות להשכלה גבוהה. הלימודים מורכבים מקורסי חובה בפיזיקה ובתחום ההתמחות, משיעורי בחירה מקטלוג הפקולטה, מהשתתפות פעילה במעבדות מחקריות, מסמינריונים ומכתיבת התזה בליווי מרצה מן החוג, לפי בחירת הסטודנט. לעתים תתקיים בחינת גמר בנוסף להגשת העבודה המחקרית. 

לימודי תואר מוסמך אוניברסיטה בפיזיקה מתאימים לבוגרי תואר ראשון בפיזיקה ובוגרי תארים ראשונים במדעים מדויקים ומקצועות ההנדסה. הקבלה תעשה על ידי שקלול הציונים של המועמדים במקצועות המתמטיקה והפיזיקה. מאז ומתמיד רעיונות חדשים בפיזיקה הביאו למהפכות מדעיות, מחשבתיות וטכנולוגיות, ולכן לא פלא שבוגרים רבים מעוניינים להעמיק ולהעשיר את ידיעותיהם בתחום מרתק זה. בלימודיהם, הסטודנטים נחשפים לאתגרים הניצבים החזית המדע ומנסים למצוא פתרונות לבעיות ייחודיות. בוגרי הפקולטה ישתלבו בסיום לימודיהם כאנשי סגל אקדמי בארץ ובעולם ויקדמו פרויקטים מובילים בתעשיות עלית. 

כמו כן, בוגרי התואר במסלול המחקרי יוכלו להמשיך ללימודי דוקטורט, ובסיומם להשתלב באקדמיה כמרצים או במחקר האקדמי.

לימודי תואר שני בפיזיקה מצריכים חשיבה לוגית והבנה מתמטית גבוהה, כתוצאה מכך לימודים אלו הינם לימודים מאתגרים ולכן מוסודת לימוד רבים מציבים תנאי קבלה גבוהים. תנאי הקבלה יכולים להשתנות ממוסד אחד למשנהו אך באופן כללי, ללימודי מוסמך אוניברסיטה בפיזיקה יכולים להגיש מועמדות אקדמאים בעלי תואר ראשון בפיזיקה או במדעים מדויקים. ההחלטה לגבי קבלה ללימודים תתקבל על ידי ועדה, בהסתמך על שקלול הממוצע בציוני התואר הראשון או בשקלול הציונים במקצועות הפיזיקה והמתמטיקה. יתכן שבפקולטות מסוימות יתקיימו מבחני הערכה או ראיונות אישיים. לרוב, הממוצע המינימלי הנדרש הוא 85 ומעלה בציוני התואר הראשון. 
כמו כן חשוב לציין כי תנאי הקבלה יכולים להשתנות מעת לעת ולכן כדאי לבדוק מול מוסד הלימודים הרלוונטי את תנאי הקבלה העדכניים. 

לימודי מוסמך אוניברסיטה בפיזיקה נמשכים לרוב כשנתיים, אך משך הזמן עשוי להשתנות בין מוסד לימודים אחד למשנהו. ללימודים אלו קיימים שני מסלולי לימוד: מסלול מחקרי אשר בוגריו נדרשים בהגשת עבודת תזה בסופו ומסלול מקצועי שבוגריו נדרשים להגשת פרויקט גמר ולא עבודת תזה.

חשוב לדעת כי חלק ממוסדות הלימוד מציעים השתלבות במסלול הלימודים במתכונת של לימודי ערב ולימודים בימי שישי בוקר. אפשרות זו מהווה יתרון עבור המעוניינים לרכוש הכשרה זו אך אין ביכולתם לפנות את יומם לטובת הלימודים עקב התחייבויות קודמות כמו עבודה, לימודים או כל התחייבות אחרת. כך יוכלו ללמוד בשעות ובזמנים המתאימים להם ביותר.

הפיזיקה מהווה את המדע הבסיסי והשימושי ביותר לשאר התחומים המדעיים והטכנולוגיים ולכן היא חיונית להבנת העולם הסובב אותנו. בוגרי תואר מוסמך בפיזיקה נחשבים אנשי מקצוע מבוקשים בשוק העבודה ולכן הם יכולים להשתלב בתפקידי מפתח בתעשיות שונות ולקחת חלק במחקר במכונים. בוגרים רבים בוחרים להשתלב באקדמיה ומחוצה לה כחוקרים מן המניין. בפני הבוגרים פתוחים תחומי מחקר רבים ואופציות להתמחויות שונות ומגוונות בנושאים מרתקים כמו: אסטרופיזיקה, ביוטכנולוגיה, מטאולוגיה, דינמיקה קוונטית, פיזיקה אטומית, ננוטכנולוגיה ועוד. 

כמו כן, בוגרי תואר מוסמך אוניברסיטה בפיזיקה במסלול המחקרי יוכלו להמשיך ללימודי דוקטורט. לאחר לימודי הדוקטורט יוכלו הבוגרים להשתלב באקדמיה כחלק מסגל המרצים או בתחום המחקר האקדמי. הבוגרים יוכלו גם להשלים לימודי תעודת הוראה ולהשתלב בהוראת הפיזיקה בבתי הספר דרך משרד החינוך.

בוגרי תואר מוסמך אוניברסיטה בפיזיקה המעוניינים להעמיק בתחומם אף יותר יוכלו להמשיך ללימודי דוקטורט. לצורך הקבלה למסלול הדוקטורט יצטרכו הבוגרים להציג השיגים לימודיים ומחקריים גבוהים מהתואר השני, ולהוכיח כי הם בעלי יכולות גבוהות לביצוע מחקר עצמאי. בנוסף, יצטרכו המועמדים להגיש הצעת מחקר לקראת בחינת המועמדות בפני ועדת בוחנים, וכן לעמוד בדרישות נוספות מטעם הפקולטות.

כמו כן, יוכלו בוגרי תואר שני בפזיקה להשלים לימודי תעודת הוראה ולהשתלב בתחום ההוראה דרך משרד החינוך. במסגרת לימודי תעודת הוראה הבוגרים יוכשרו להעברת חומר הלימוד המבוקש לתלמידים תוך שימוש באסטרטגיות ומיומנויות הוראה שונות ומגוונות.