本专业培养具备坚实物理学基础，同时掌握微电子学科的基本理论、基本知识和基本技能的复合型高级专门人才。该专业毕业生可在物理学相关领域中进一步深造和发展，也可在芯片开发、大规模集成电路设计等微电子相关技术领域从事研究、教学、产品开发等工作。本专业致力于培养具备原始创新能力的理科创新应用型人才，毕业生能进行更深层次的研发工作。
本专业核心课程有：力学、热学、光学、电磁学和原子物理学以及理论力学、热力学与统计物理学、电动力学、量子力学和固体物理学等；应用类课程先进前沿，主要包括：模拟电子技术、数字电子技术、半导体物理与器件、微电子原理、大规模集成电路设计、光显示原理与技术、新能源技术等方面的内容。
该专业实行分层次人才培养模式，拔尖类以培养物理学研究型人才为目标，以出国留学和继续深造为导向。培养过程中为学生配备学术导师，学生在校学习期间可以得到导师的全程精心指导，并且学生有机会走进科研实验室，尽早参与到科学研究工作中，体会新知识新技术产生的过程。校企联创类以培养卓越工程技术人才为目标，以优质就业为导向。培养过程中注重工程创新应用能力的培养，与相关企业和研究所合作建立了多个实习基地，实习与就业相结合，毕业生发展空间广阔。
本专业学制四年，学生毕业后可获得理学学士学位。本专业与英国邓迪大学合作创办“3+1+1本硕连读”和“2+2”的联合培养模式，联合培养的学生毕业后可获得天津工业大学和英国邓迪大学双学位。本专业具有硕士学位授予权。
