物理学院图书馆的前身是物理系图书馆，具有九十多年的悠久历史。物理学院图书馆所藏书刊包括从1898年京师大学堂建校时收藏的哲学门部分藏书、1913年物理门创建时所收藏的自然科学学科、抗战时期西南联合大学所收藏的物理学科藏书、1952年院系调整时原北大、清华、燕大三校物理学科及相关交叉学科文献和图书、1952年以来物理系所收藏的物理学科及相关交叉学科藏书以及2001年成立物理学院后所增加的天文、大气、核技术与实验部分书刊。

物理学院图书馆现有书库及阅览室面积约800平方米，所藏书刊近14万5千余册（其中3万5千册有关天文、大气方面的书刊存于理科楼，3万余册核技术与核实验部分的书刊存于学校外边的技物楼）。在物理学院图书馆馆藏的中、西文图书中具有明显的物理特色，所收藏的物理学领域的名著、珍本、善本著作就有2158种，均为京师大学堂、老北大、老清华、燕京大学、西南联大等时期所收藏的物理学科经典著作。其中，1894年以前出版的珍、善本刊有4种；1900年以前的有11种，而且有相当一部分是从创刊就开始系统珍藏的 。目前，我馆订购西文原版刊一百多种，西文网络版刊10种，均为物理学类核心期刊。