Как самостоятельное структурное подразделение кафедра начинает свою историю с 1930-х гг. В разные годы кафедру возглавляли видные учёные, внесшие большой вклад в развитие отечественной науки. На кафедре была создана научная школа в области теплофизики и теплофизического приборостроения под руководством П. В. Шаравского, который известен как ведущий специалист в области полупроводниковых выпрямителей. Его научные работы охватывали различные разделы физики: полупроводников и диэлектриков. Под его руководством при институте была организована аспирантура по специальности «Строительная физика», лаборатория по использованию радиоактивных изотопов в решении вопросов строительной физики.

Среди прикладных работ кафедры особое место занимают разработки в области теории изменения цвета и создание прибора на основе селеновых вентильных фотоэлементов, вызвавшего большой интерес не только в нашей стране, но и за рубежом.

С 1967 г. кафедрой физики заведовал Л. А. Оборин, который разработал методику расчета полупроводниковых термодатчиков для измерения скоростей и расходов жидкости на основе теории переходного (промежуточного) слоя жидкости на границе с твердым телом. Целый ряд разработок в этой области был передан кафедрой промышленным и проектным организациям.

Важным этапом в развитии научной деятельности кафедры явилось её сотрудничество с НПО «Энергия», когда в результате большого объёма научных исследований и экспериментов под руководством В. Н. Романенко было изготовлено прецизионное оборудование для измерения потоков жидкостей и газов.

В 2013 г. кафедру физики объединили с кафедрой химии.

Эти две науки неразрывно связаны между собой, их законы базируются на фактах, установленных экспериментальным путём.

Впервые лабораторные работы по химии начали проводиться в 1891 г. под руководством выдающегося ученого в области материаловедения Владимира Викторовича Эвальда, а в 1926 г. на базе действующей химической лаборатории была образована кафедра химии.

На всём протяжении существования кафедру возглавляли выдающиеся ученые. Научные работы кафедры всегда отличаются научной новизной и практической значимостью. На кафедре были разработаны уникальные технологии борьбы с солевой коррозией кирпичных и железобетонных построек, технологические схемы аппаратуры для очистки природных и сточных вод.

Начиная с 2000-х гг. работы кафедры направлены на повышение качества проектирования и строительства зданий и сооружений, а также решение вопросов энергосбережения в строительстве.