A Debreceni Egyetem Elméleti Fizikai Tanszéke 1949-ben jött létre Budó Ágoston irányítása alatt, aki ezekben az években fejezte be Mechanika című tankönyvét, amely azóta több magyar és idegennyelvű kiadást megélt, és napjainkban is a hazai egyetemi fizikaoktatás egyik alaptankönyvének számít. Az ekkor még mindössze két kis helyiségből álló tanszék először az egyetem Orvosi Fizikai Intézetében kapott helyet, majd 1950-ben a tanszék az egyetem főépületébe költözött. A tanszék vezetését 1950-ben Fényes Imre vette át, majd 1953-tól 1986-ig Gáspár Rezső irányításával működött a tanszék és az ő munkásságának köszönhetően vált a kvantumkémia a tanszék akkori fő és azóta is eredményesen művelt kutatási területévé. 1986-ban Lovas István került a tanszék élére, ahol meghonosította a nagyenergiás atommag- és részecskefizikai kutatást. 1992-től 2006-ig Sailer Kornél vezette a tanszéket, aki az elődje által meghirdetett, "minden virág virágozzék" politikájának jegyében ösztönözte a tanszéken a kutatás spektrumának további szélesítését a szilárdtestfizika, majd a komplex rendszerek fizikája területén.
Ugyanebben a szellemben 2006-2014 között Nagy Ágnes töltötte be a tanszékvezetői posztot. A tanszék félévszázados történetében Tamássyné Lentei Ilona képviseli az oktatói és kutatói hivatás iránti őszinte elkötelezettségből fakadó értékek folytonosságát.
2014-ben a tanszékvezetést Vibók Ágnes vette át.
A tanszék, amely kezdetben a volt Kossuth Lajos Tudományegyetem központi épületében, majd több évtizeden át annak kémiai épületében működött, 1993-ban átköltözött a MTA Atommagkutató Intézet (ATOMKI) Poroszlay úti épületébe, a Debreceni Egyetem kialakítás alatt lévő fizikai kampuszára. Ez a Kísérleti Fizikai Tanszékkel és az ATOMKI-vel közös terület, ahol a DE-ATOMKI Közös Környezetfizikai Tanszéke is megtalálható. 2006 nyarán a Szilárdtestfizikai Tanszékkel együtt elfoglalta helyét a Kísérleti Fizikai Tanszék melletti épületben, a Bem téren.
Hallgatók és doktoranduszok bevonásával, kutatócsoportokba szerveződve elsősorban a sűsűrségfunkcionál elméletet (Nagy Ágnes), a nemadiabatikus molekuladinamikát (Vibók Ágnes), a nagyenergiás atommag- és részecskefizikát (Sailer Kornél), a szilárdtestfizikát (Gulácsi Zsolt) és a komplex rendszerek fizikáját (Kun Ferenc) tanulmányozzuk. A kutatást és a képzést folyamatosan fejlesztett, a világhálóhoz kapcsolódó számítógépes hálózat segíti. Két számítógépes tanteremmel is rendelkezünk.