Cтворена 1997 року спiльними зусиллями вчених та викладачiв НАН України та НТУУ "КПI"
(наказ №1-90 від 18 липня 1997 року ) . 

В перiод з 1997 по 2002 рiк кафедру очолював вiдомий вчений-матерiалознавець, перший вiце-президент НАН України Шпак Анатолiй Петрович.

З 2002 року по 2021 рік завiдувачем кафедри був доктор технiчних наук, професор Воронов Сергiй Олександрович.

З 01.09.2021 рокі завiдує кафедрою доктор фізико-математичних наук, доцент Монастирський Геннадій Євгенович.

Головним завданням кафедри є пiдготовка фахiвцiв за спецiальнiстю 105 Прикладна фiзика та наноматеріали (траєкторії вільного вибору "Високi фiзичнi технологiї" , "Фiзика живих систем" та "фізика новітніх джерел енергії" ) за замовленням НАН України, iнших наукових на навчальних установ України. Кафедра забезпечує фундаментальну та професiйно-орiєнтовану пiдготовку з фiзики, iнших спецiальностей НН ФТI.

Освiта, яка надається кафедрою, базується на принципах фiзико-технiчної системи освiти. Студенти отримують грунтовну пiдготовку з фундаментальних дисциплiн - фiзики, математики на рiвнi вiдповiдних спецiальностей класичних унiверситетiв, а також пiдвищений рiвень пiдготовки з iноземної мови, iнформацiйних технологiй та iнших.
Викладачi кафедри розробили i поставили близько 30 сучасних професiйно-орiєнтованих та спецiальних дисциплiн, серед них "Фiзика суцiльних середовищ", "Електродинамiка суцiльних середовищ", "Статистична радiофiзика та оптика", "Фiзика плазми", "Фiзика твердого тiла", "Математичне моделювання фiзичних процесiв та прикладнi програми", "Симетрiя в фiзицi", "Рентгенiвськi методи дослiдження", "Методи дослiдження властивостей речовин", "Квантова електронiка", "Оптоелектронiка", "Основи загальної бiологiї та бiохiмiї", "Основи бiофiзики", "Бiофiзика складних систем", "Синергетика", "Нелiнiйна оптика", "Технологiя i застосування наноструктур", "Квантова хiмiя", "Фiзика та хiмiя поверхнi", "Новi матерiали i речовини", "Фiзична кiнетика", "iнфрачервона електронiка", "Локальнi методи дослiджень", "Фiзичне матерiалознавство", "Фiзика невпорядкованих систем", "iнтегральна i волоконна оптика".

Реалізована «фізтехівська» система навчання, дозволила створити тісну співпрацю з дослідницькими установами Національної академії наук України, та забезпечила можливість студентам освітньої програми Прикладна фізика проходити переддипломну практику і виконувати кваліфікаційні роботи  під керівництвом провідних фахівців науково-дослідних установ і організацій.  Так, наприклад:

• дипломна робота Андрицуляка Т.В. «Порівняльний аналіз резонаторів, придатних для формування просторових самоорганізованих структур.» виконана під  керівництвом дир. МЦ ІПО д.ф.-м.н.,Тараненка В.Б.;
• дипломна робота Музиченко А.А  “Спектроскопічні дослідження атомної будови викопного вугілля” виконана під керівництвом Д.ф-м.н. Набутова В. М., Інститут металофізики ;
• дипломна робота Кришталь А.О. “Ідентифікація та електрофізіологічні характеристики гангліозних клітин сітківки в первинній культурі дисоційованих клітин” виконана під керівництвом  заст. директора з наукової роботи Інституту Фізіології ім.О.О.Богомольця, Заслуженого діяча, Д.б.н., професора Веселовського М.С.,
• дипломна робота Охріменка А.О. «Оцінка розподілу білків між цитоплазмою та клітинною мембраною у живих клітинах» виконана під керівництвом Д.б.н., проф., зав.відділом Інституту фізіології ім..О.О. Богомольця Білана  П. В.,
• дипломна робота Олійника П.В. «Дослідження оптичних властивостей шаруватих твердих розчинів Pb1-xMnxI2» виконана під керівництвом зав. відділом оптики і спектроскопії кристалів, Інституту Фізики Д.т.н., проф. Гнатенка Ю.П., 
• дипломна робота Поповича М. В. «Оптичні властивості тонких плівок As­–S та багатошарових наноструктур As2S3–Se» виконана під керівництвом зав відділом  Інституту фізики  напівпровідників   ім.     Лашкарьова, д.ф-.м.н ,ст.н.с., Стронським О.В.,
• дипломна робота Касячкіна Є. М. «Дослідження реакційних властивостей багатошарових фольг та їх використання для реакційної пайки» виконана під керівництвом д.ф.-м.н., професора Інституту електрозварювання ім. Є.О.Патона Устінова А.І.,
• дипломна робота Купянського Г. Д. «Радіаційне зшивання систем полівініловий спирт – полі етиленгліколь: фізичні властивості в контексті використання у якості гідрогелевого перев’язувального матеріалу» виконана під керівництвом зав. лабораторією радіаційних технологій Інституту фізики , Д.ф.-м.н., Нейманом В. Б.,
• дипломна робота Гайворонського М. А. «Зондова та спектральна діагностика жевріючого розряду в сферичній геометрії»  виконана під керівництвом ,член-кор. НАНУ, Д.ф.-м.н., ст.н.с. зав. відділом Інституту газу, Жовтянським В.А.

За роки роботи кафедри сформувалась науково-педагогічна школа прикладної фізики.

Підготовка по спеціальності 105 Прикладна фізика та наноматеріали ведеться відповідно до вимог Стандарту вищої освіти затвердженого Міністерством освіти України наказом №804 від 16.06.20 (pdf)