对于本科生，一个研究型大学的作用主要有两点：其一、适度地为大多数本科生提供较完整的基础课教学；其二、为在某些方面有潜力的本科生提供充足的上升空间。后者为研究型大学所特有。近年来，清华物理系在这两个方面进行了不懈的探索，为国内各高校物理系本科教育的发展起到了引领示范作用。

清华大学物理系目前通过高考大类和“攀登计划”招生。进入数理大类的一年级新生，在第二学期经学生本人申请，按照“双向选择”原则进入物理系；“攀登计划”学生入学时直接进入物理系。此外，本科新生在每年9 月，一年级、二年级学生在每年5 月都有机会转入物理系。物理系对本科生统一按照“基础科学班”模式安排培养计划，从第三年开始按照个人意愿自由选择物理方向或交叉应用方向，二者的培养目标分别为从事物理学前沿基础研究的物理学家和从事相关学科研究具有良好理科素养的科学家或工程师。此外，“清华学堂计划叶企孙物理班”为有志于物理学研究的优秀学生拓宽了发展空间。突出个性化培养，科学设置“一人一策”培养方案。物理系为所有学生在不同阶段配备学业导师和学术导师，前者是为帮助大一新生快速适应大学的学习和生活，指导他们成才规划和综合能力培养；后者以帮助学生发掘专业兴趣、坚定学术志趣为主要工作内容，指导学生的研究性学习与科研实践。

成功的学习是批判性地在个体头脑中重建知识的过程。物理系在本科教学计划安排上充分考虑大部分学生的认知过程。物理系非常重视普通物理教学，开设了基础物理学、费曼物理学、基础物理学原理与实验三个普通物理系列课程（其中费曼物理学为国内高校首创，已开设十多年；基础物理学原理与实验属于理论、实验同步进行的融合型课程。两门课都是小班授课），供学生根据自身情况进行选择，三个系列课程均由有活跃科研经历、课堂教学效果好的中青年教师授课。为了让学生对物理现象，尤其是有一定复杂性的现象，产生直观的感受，物理系开设了基础物理实验。在普通物理基础上，本科生将学习四门理论物理课程，即分析力学、电动力学、量子力学、统计力学（简称“四大力学”）。考虑到量子力学和统计力学在近代物理中的重要地位，这两门课程在内容和学时上均有适当拓展和增加。基础物理学、基础物理实验和“四大力学”均在春秋两学期开设，以便学生根据自身实际情况来安排学习进度。对于将来准备从事物理学研究的本科生，物理系在高年级开设了四门专业限选课程，即固体物理、原子分子与光物理、天体物理、粒子与核物理。与量子力学、统计力学和专业理论课程的学习相配合，物理系开设了近代物理实验。此外，还为本科生开设了研究型实验的选修课，鼓励他们自主探究和创造。

物理系鼓励高年级本科生充分利用系内外、校内外资源积极参与科研训练、参加对外学术交流，以便拓展视野、了解前沿、发现兴趣。学生可以根据自己的兴趣和志向自由选择学科、研究方向和导师。目前，物理系本科生科研训练的学科分布于物理、天文、数学、材料、生物、信息、运筹统计等多个领域。每位本科生在读期间都有一次机会得到学校或系里的经费支持，去国际知名大学物理系或科研机构访问学习。

物理系为本科生设立“叶企孙奖学金”最高荣誉，奖励在物理学习和物理学实验技能方面有突出表现的本科毕业生；设立“清华学堂”专项奖学金奖励热爱物理学、有科学研究潜质的优秀本科生。每年还有多位本科生获得清华大学、物理系的各种奖学金、助学金。