A Kísérleti Fizikai Tanszék a Debreceni Egyetem legnagyobb hagyományokkal rendelkező fizikai tanszéke. A debreceni kísérleti fizikai iskola megteremtője Szalay Sándor professzor, E. Rutherford munkatársa tette a tanszéket a tudományos világban elismert tudományos műhellyé. Szalay Sándor és tanítványa, a tanszék későbbi vezetője Csikai Gyula, híres neutrínó visszalökődési kísérlete a tankönyvekben szereplő tudományos eredmény. A Szalay-iskola folytatásaként a tanszéken ma is elsősorban kísérleti fizikai kutatások folynak, noha a tudomány fejlődésének megfelelően ma jelen van a bonyolult kísérleti eszközökkel nyert eredmények értékelésének elméleti hátterét biztosító szaktudás is. A tanszéken világszínvonalú alap- és alkalmazott kutatások folynak.
Az atommagfizika a tanszék egyik hagyományos kutatási területe. Ennek legfontosabb részterületei a neutron-indukált magreakciók kutatása, az atommaghasadás vizsgálata és a nukleáris analitika. Ezek eredményeire alapozva az elmúlt évtizedekben a tanszéken kiépült az atomerőművek (elsősorban a Paksi Atomerőmű Rt) biztonságának ellenőrzésére szolgáló laboratórium, amely nemzetközi elismertségre tett szert.
A részecskefizika a tanszék viszonylag újabb kutatási területe, ahol nemzetközi (CERN, Brookhaven) együttműködésben az alapvető kölcsönhatások kutatása folyik kísérleti és elméleti módszerekkel. A tanszék aktívan részt vesz a CERN-ben folyó detektorépítésben (CMS), és a korábbi (OPAL, L3) kísérletek eredményeinek kiértékelésében.
A tanszéken az atomfizikai kutatásokkal együttműködve szilárdtestfizikai kutatások is folynak, elsősorban a sugárzások vékonyrétegek tulajdonságaira gyakorolt hatásait és anyagok optoelektronikai tulajdonságait vizsgálják.
A kísérleti kutatások egyik eszköze az analóg- és digitális áramkörök alkalmazástechnikája, mérésvezérlés, digitális jelprocesszorok felhasználása, számítógépvezérelt mérőműszerek fejlesztése és alkalmazása
A fenti kutatások eredményeit a szakma legismertebb, nagy impakt faktorú folyóirataiban közlik, ezen cikkeket az irodalomban sokszor – néhányukat kiemelkedően sokszor (nagyobb mint száz) – idézik.
A tanszéki oktatók többsége rendelkezik PhD fokozattal, közel fele habilitációval. A Debreceni Egyetem Fizika Doktori Iskolájának két programja a tanszékhez kapcsolódik. A Fizika Doktori Iskola mind az öt akkreditált témájában (Atomfizika, Atommagfizika, Szilárdtestfizika, Interdiszciplináris kutatások, Részecskefizika) folynak a tanszéken kutatások.
A tanszéken jelenleg is több OTKA, TéT, OM, IAEA, PHARE, ROP, RET pályázat támogatja a kutatásokat.
A tanszék kiterjedt nemzetközi kapcsolatokkal rendelkezik. IAEA (Wien), NIST, BNL, Purdue (USA), CERN (Svájc), Aachen, Jülich (Németország), IRMM (Belgium).
A kutatások infrastruktúráját a tanszéken, illetve Bem téri Fizika Campuson található részecskegyorsítók, neutrongenerátorok, alfa-, gamma-és röntgen-spektrometria, béta- és neutrondetektáló berendezések, sugárforrások, sokcsatornás amplitúdó- és időanalizátorok, lézerek, spektrofotométerek, interferométerek, vékonyréteg előállító berendezések adják. A tanszék számítástechnikai laborja jól felszerelt, hálózati hozzáférés jól kiépített, saját helyi hálózata és web-szervere működik. A kísérleti munkához nélkülözhetetlen elektromos és elektronikus, mechanikai műhellyel rendelkezünk.