近代物理研究所主要包括高能物理实验和低温等离子体物理与技术两个研究方向，探索从微观粒子到宏观宇宙的基本性质。研究所现有教师7人，其中，正高级职称2人，副高级职称4人，中级职称1人。

高能物理实验方向以重夸克物理、CP破坏、中微子振荡和中微子天体物理、高能核物理为核心，探索高能物理最前沿的基础问题。研究所是BESIII、Daya Bay、ILC、JUNO、LHCb、MPD、STAR和SuperK 等大型国际合作实验的重要成员，发起了锦屏太阳和地球中微子实验。近年来取得的代表性成果包括：发现五夸克态、发现双粲重子、精确测量中微子混合角、限定核物质相变相边界等。五夸克态的发现入选英国《物理世界》2015年度物理学“十大突破”、美国《物理》杂志2015年度物理学“八项重要进展”，双粲重子的发现入选2017 年度“中国科学十大进展”。发现非零的中微子混合角θ₁₃，其PRL 论文引用达3100次，并用新方法独立验证了该发现，被美国《科学》杂志评为2012年十大科学突破之一，荣获2016 年基础物理学突破奖、2016年国家自然科学一等奖和2017年“全国创新争先奖牌”等国内国际大奖。在大亚湾的物理研究中，清华组是发表文章最多的国内高校团队。锦屏中微子实验完成了一吨中微子探测器原型机，实现了低本底液闪合成和测试，发明了多项中微子探测研究技术。STAR 实验的奇异粒子精确测量对核物质相变的相边界提供了重要限定。

低温等离子体方向具备多种精密诊断（气相和表面）设备，致力于各种放电形式（电容和电感耦合，等离子体射流，介质阻挡放电，射频和微波）和各种条件（低气压至大气压，稳态或高压短脉冲）下的放电物理（理论和实验）研究，以及低温等离子体在高级材料合成与改性、生物医学、分离、新能源、环境保护等领域的应用研究。