Кафедра физики металлов организована в 1939 г. и уже более 75 лет успешно функционирует на физическом факультете.
Основатели кафедры и связанной с ней научной школы - академик АН СССР В.Д. Кузнецов и профессор М. А. Большанина. Они были одними из первых ученых - физиков, кто осознал, что решение проблемы создания новых конструкционных и функциональных материалов с заданными свойствами, невозможно в рамках классического материаловедения и требует всего арсенала методов теоретической физики, экспериментальной техники и физической интуиции.
Отсутствие экспериментальной техники, физических представлений об атомных механизмах, определяющих их поведение в механических полях, обусловили (вплоть до середины 50-х годов прошедшего века) чисто феноменологические подходы к проблемам прочности твердого тела.
Плодотворный этап исследований для научного направления, развиваемого в Томском университете с конца 50-х годов, связан с развитием теории дислокаций. Широкое использование физических моделей пластичности и прочности, основанных на теории дислокаций и других структурных дефектов кристаллической решетки, позволило на мировом уровне выполнить циклы исследований по вопросам пластичности и прочности однофазных и гетерофазных сплавов.
В 1957 г. В.Д. Кузнецова сменил на посту заведующего кафедрой его ученик профессор Константин Владимирович Савицкий. Он руководил кафедрой до 1969 года.
С 1969 г. по 2002 г. кафедрой заведовал профессор Коротаев Александр Дмитриевич.
С 2002 г. по 2005 г. кафедрой заведовал профессор Колобов Юрий Романович.
С 2005 г. по 2015 г. кафедрой заведовал профессор Тюменцев Александр Николаевич.