工程物理系主要科研方向包括： 核技术及应用、 核能科学与工程、 核燃料循环与材料、 辐射防护与环境保护、仪器科学与技术、医学物理与工程、粒子物理与原子核物理、安全科学与技术等。工程物理系以满足国家重大需求为己任，承担了国家重点研发计划、科技支撑计划、973、863、国家自然科学基金、教育部211和985工程等一大批国家重大、重点科研项目。

自 2004 年以来，年度科研经费均超过亿元。近年来，工程物理系科研设施不断积累，科研能力迅速提升，推动学科建设快速发展。以成果转化应用为最终目标，工程物理系组建了一系列校企联合科研机构，承担了一批企事业单位合作科研项目。工程物理系坚持自主创新，取得了一系列重大科研成果和科技奖励，近十年来，荣获科技奖励 46 项，其中国家级奖励6项，省市部委级二等奖以上奖励17项，专项奖励23项。