В 1901 году был открыт Физический институт, Орест Данилович Хвольсон начал читать лекции по теоретической термодинамике, а Николай Александрович Булгаков стал первым в Университете профессором теоретической физики. В 1918 году был образован физико-математический факультет с физическим отделением и лишь в 1930 г. физическое отделение было преобразовано в физический факультет.

Ситуацию в теоретической физике, сложившуюся в эти первые десятилетия 20-го века в Петербургском университете можно смело назвать уникальной. Первым фактором, обусловившим ее, была деятельность Пауля Эренфеста, работавшего в Петербурге с 1907 по 1912 г.г. Организованный им семинар по квантовой теории сыграл исключительную роль в становлении теоретической физики в Петербурге. Во многом благодаря усилиям Эренфеста получили Рокфеллеровские стипендии и возможность совершенствовать образование за границей выпускники Университета: Ю.А. Крутков, В.А. Фок, Г.А. Гамов и Л.Д. Ландау. Вторым фактором явилось формирование в двадцатых годах на физическом отделении группы выдающихся университетских теоретиков. В нее вошли ученики Эренфеста, Виктор Робертович Бурсиан и Юрий Александрович Крутков, университетские выпускники, вернувшиеся в Петроград: Всеволод Константинович Фредерикс (работавший до того ассистентом Д. Гильберта), Яков Ильич Френкель и ученики Владимира Андреевича Стеклова: Владимир Иванович Смирнов, Яков Давыдович Тамаркин и Александр Александрович Фридман.

Формировались циклы лекций по современным разделам теоретической физики. В.Р. Бурсиан читал термодинамику и кинетическую теорию. Избранный профессором в 1921 г. Ю.А.Крутков читал курсы теоретической механики, квантовой механики и статистической физики. В.К. Фредерикс, ставший профессором в 1931 г., преподавал электродинамику и теорию относительности. В.И.Смирнов и Я.Д.Тамаркин реформировали процесс преподавания математики для физиков (последний читал также курс линейных операторов). В 1924 г. был издан первый том их знаменитого курса "Высшей математики", при содействии А.Н. Крылова. В том же году вторым профессором математики на отделении физики стал Борис Николаевич Делоне (избранный членом-корреспондентом АН в 1929 г.).

В 1922 г. окончил Университет Владимир Александрович Фок. В 1925 г. окончили физическое отделение Л.Д. Ландау, Г.А. Гамов и Д.Д. Иваненко. В 1923 г. вышла в свет работа Круткова и Фока по адиабатическим инвариантам. В том же году Я.Д. Тамаркин и А.А. Фридман публикуют исследование о конфигурациях электронов в атомах. В 1922г. появляется знаменитая работа А.А. Фридмана о решении уравнения Эйнштейна, описывающем нестационарную Вселенную.

В 1932 году была организована кафедра квантовой механики, ее возглавил В.А. Фок. Благодаря усилиям талантливых профессоров кафедры теоретической физики университет стал ведущим учебным заведением страны по подготовке специалистов-теоретиков.

Тридцатые годы ознаменовались разгромом теоретической физики в стране и в Университете. В 1937 г. были арестованы В.Р. Бурсиан, В.К. Фредерикс, Ю.А. Крутков и В.А. Фок. Благодаря самоотверженному заступничеству П.Л.Капицы В.А. Фок был вскоре выпущен. Остальных спасти не удалось. Ю.А. Крутков смог вернуться в Университет, но произошло это лишь в 1948 г. К 1940 году вместо трех теоретических кафедр осталась одна - кафедра теоретической физики.

Возрождение теоретической физики в университете является заслугой, прежде всего Владимира Александровича Фока, а также его учеников: Михаила Григорьевича Веселова (теория многоэлектронных систем, двухэлектронные уравнения Фока-Веселова-Петрашень, аддитивная схема поляризуемости молекул, метод адиабатического разделения в теории оболочек атомов), Палладия Палладиевича Павинского (электронное строение кристаллов, теория кинетических процессов с участием экситонов) и Марии Ивановны Петрашень (развитие метода Хартри-Фока, метод неполного разделения переменных).

В послевоенные годы в теоретический отдел пришли новые талантливые сотрудники: Юрий Викторович Новожилов (теория облаченных частиц, неоднородные группы внутренней симметрии, квантовая хромодинамика в светоподобных координатах, эффективная теория взаимодействия элементарных частиц), Юрий Николаевич Демков (расчеты атомов гелия, вариационные принципы и резонансные процессы в теории столкновений) и Григорий Филиппович Друкарев (теория атомных столкновений).

В связи с бурным развитием теоретических исследований на физическом факультете и НИФИ в 1961 году кафедра теоретической физики была разделена на две: кафедру квантовой механики под руководством профессора Веселова М.Г. и кафедру теории ядра и элементарных частиц под руководством профессора Новожилова Ю.В.

В.А. Фок продолжал общее руководство исследованиями в области теоретической физики как руководитель теоретического отдела. В 1975 году в теоретическом отделе была создана кафедра статистической физики под руководством профессора Федора Максимилиановича Куни (методы теории поля в статистической физике).

В настоящее время отдел возглавляет профессор Юрий Викторович Новожилов. Отдел состоит из двух лабораторий - теории атомов и молекул (заведующий профессор В.И. Очкур) и теории ядра и элементарных частиц (заведующий профессор А. А. Андрианов). Научную работу ведут в отделе преподаватели трех кафедр - квантовой механики (заведующий профессор Л. Н. Лабзовский), физики высоких энергий и элементарных частиц (заведующий профессор М. А. Браун) и статистической физики (заведующий профессор А.П. Гринин). Среди них 33 доктора наук и 17 кандидатов, 26 профессоров. Над своими диссертациями в отделе работают 35 аспирантов и докторантов.

Ежегодно сотрудники отдела публикуют около 100 статей в ведущих научных журналах. Поддерживаются тесные научные контакты с десятками зарубежных центров. Ведутся работы по 10 грантам РФФИ, 6 грантам Министерства образования, программе "Интеграция" и другим проектам.

Выпускники отдела работают в институтах РАН (Физико-техническом им. А. Ф. Иоффе, Петербургском отделении Математического института им. В. А. Стеклова, Петербургском институте ядерной физики им. Б. П. Константинова), в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна), в Институте физики высоких энергий (г. Серпухов) и др.

Основные направления научной деятельности отдела следующие

• Теория твердого тела
• Теория столкновений
• Теория атомов и молекул
• Теория многозарядных ионов
• Квантовая теория поля и ее применения
• Теория элементарных частиц
• Квантовая теория гравитации
• Мезонная физика (теория и эксперимент)
• Теория ядра
• Применение теории групп в физике элементарных частиц
• Теория нуклеации: кинетика и термодинамика
• Теория электронных свойств систем малой размерности
• Оптические и динамические свойства жидких кристаллов