原子分子与光物理覆盖了原子分子与光物理的基本研究和光与物质相互作用的研究。 清华大学物理系的原子分子与光物理研究方向由原子分子物理和光学两个二级学科组成，其中原子分子物理学科于2001年被评为国家重点学科。 近年来随着冷原子、冷分子、激光冷却，离子囚禁和原子钟等量子调控与精密测量物理研究的发展，原子分子与光物理面临着空前的发展机遇。 原子分子与光物理研究所各研究方向都拥有一批高水平的学术带头人和学术骨干。 在职从事科研的教师有17人，其中教授11人，包括中科院院士1人，中组部“千人计划”入选者2人，副教授（副研究员）5人，助理教授1人。

目前主要研究方向包括：原子分子及团簇理论；原子分子高激发态光谱、动力学及相干控制；原子分子超灵敏谱学及应用；冷原子物理及其相关的量子模拟，原子光学与玻色- 爱因斯坦凝聚； 高分辨负离子光电子能谱学，极紫外激光分子光谱及动力学；表面等离子体、光子晶体中的量子相干现象、光学新材料中的电磁诱导透明与相干控制； 纳米结构和纳米光学；特异材料及其量子相干控制；激光物理、非线性光学与微纳光学及应用；生物医学光子学；利用核磁共振，光学微腔，和冷原子进行量子计算； 量子成像、光学测量的研究；原子钟和物理量的精密测量。