研究生培养的水平是一所大学科研水平的标杆，是落实党的教育方针、落实立德树人根本任务的重要一环。清华大学物理系研究生的专业涵盖凝聚态物理、原子分子与光物理、粒子物理、核物理、天体物理、生物物理、量子信息等领域。 经过多年的努力，物理系建设了一支高水平的师资队伍，并形成了以研究生培养委员会和学位委员会负责下的研究生培养质量保障体系，在入学、课程建设、博士生资格考试、学位论文匿名评审、学位审定、学术氛围建设和奖助评审与发放等各个环节，均形成严谨规范和以学生为本的规章制度。

物理系每年分两次招收下学年秋季入学的研究生7 月清华物理系全国优秀大学生夏令营、9 月推荐免试与公开招考普博生。 研究生通常在第一年以上课为主，之后在导师指导下进行研究工作。研究生培养坚持以学术研究作为研究生核心成长指标，重视学风道德与良好导学关系的营造，注重培养学生创新研究的能力和全面训练。

物理系在研究生培养质量保障体系的框架内，结合培养方案制定，统筹规划学科专业课程，完善研究生论文评价体系，研究生用于申请学位的创新成果由研究生在攻读学位期间独立完成，并以学位论文的形式完整呈现。研究生学位论文是进行学位评定的主要依据，相关学术成果作为评价学位论文水平的重要参考。

物理系建立了完善的研究生奖助体系。研究生奖助包括前置奖学金（如未来学者奖学金等）、经济资助体系（基本资助、三助岗位资助）、奖励荣誉体系（国家奖学金、单项奖学金）、助困应急体系等。此外，物理系通过系友捐助等多方面渠道，设立“吴有训奖”、“任之恭奖”、“清华之友---卓禹奖学金”、“清华之友---搜狐奖学金”、“云路物理学奖学金”奖励政治合格、学术优秀、担任社会工作成绩突出的研究生。

2023 年研究生毕业生共64 人，其中大部分到高等院校、科研院所从事科学研究工作；其余部分的就业方向广泛分布于军事国防、公共管理、高新技术企业等领域。毕业生中1位博士生获清华大学就业启航奖金奖，2位博士生获铜奖。