В 1956 г. по инициативе С.А. Азимова при «Среднеазиатском государственном университете» (САГУ) была создана кафедра строения вещества, на которой впервые в Центральной Азии началась подготовка специалистов в области ядерной физики и космических лучей. В 1957 г. при кафедре была создана проблемная лаборатория ядерной физики и космических лучей. За три года в проблемной лаборатории был установлен бетатрон на 25 МэВ и начаты исследования по измерению сечения взаимодействия гамма-квантов с различными ядрами (В.С. Масагутов), а также построена высокогорная станция Кумбел на высоте 3160 м над уровнем моря, на которой были начаты исследования характеристик ядерных взаимодействий и электромагнитных каскадов самыми современными для того времени методами в области энергий 1011-1012 эВ. (Ю.П. Кратенко).
От кафедры строения вещества была выделена отдельная кафедра радиационной физики специально для подготовки кадров для нового института Ядерной физики, а кафедра строения вещества была переименована в кафедру ядерной физики и космических лучей с ориентировкой подготовки кадров не только в области ядерной физики низких энергий, но и в области физики высоких энергий и физики космических лучей.
Фундаментальные научные исследования в проблемной лаборатории кафедры сопровождались и широким кругом прикладных работ по ядерной физике в Узбекистане. В семидесятые годы началось строительство бетатронной лаборатории кафедры с бетатроном на 50 МэВ. В дальнейшем на ее базе был создан Институт прикладной физики ТашГУ, который возглавил Т.М. Муминов.
За период более полувека кафедрой подготовлено свыше 15 тысяч специалистов по ядерной физике, которые работают не только в Узбекистане, но и в других республиках бывшего Союза. Более 300 человек получили научные степени. Из них около 30 человек – доктора наук. Среди выпускников кафедры такие известные ученые, как У.Г. Гулямов, А.А. Абдуразаков, Р.Б. Бегжанов. Б.С. Юлдашев.
В разные годы кафедру возглавили: академик С.А. Азимов, А.А. Абдуразаков, Р.Б. Бегжанов, Б.С. Юлдашев, Т.С. Юлдашбаев, профессор А.М. Мухамеджанов, К.Р. Насриддинов, А.А. Абдумаликов, доцент З. Каноков.
         В 2005 году кафедру ядерной и кафедру теоретической физики объединили в одну единую кафедру Ядерной и теоретической физики. На базе данной кафедры в 25 мая 2016 года на основании Постановления Президента Республики Узбекистана № ПП-2527 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Национального университета Узбекистана» от 11.05.2016 г. была организована кафедра «Физика низких энергий». 25 октября 2017 года по решению Совета университета №3 кафедра «Физика низких энергий» переименована на кафедру «Ядерной физики». Заведующим кафедрой был избран доцент С.Р, Полвонов.
В 2024 году в результате оптимизации кафедр с приказом ректора № 01-372 от 3 октября 2024 года Национального университета Узбекистана кафедры «Ядерной физики» и «Астрономия» были объединены и стали кафедрой «Ядерной физики и астрономии».
В настоящее время на кафедре ведутся теоретические и экспериментальные исследования по актуальным проблемам ядерной физики и астрономии. Кафедра имеет тесные научные контакты с ведущими научными центрами страны: Институтом ядерной физики Академии наук Республики Узбекистан, Физико-технологическим институтом Академии наук Республики Узбекистан, институтом Астрономии Академии наук Республики Узбекистан и с Республиканскими специализированными онкологическими и радиологическими научно-практическими медицинскими центрами Министерства здравоохранения Республики Узбекистан. Кроме того, установлены связи с зарубежными научными центрами в России, Южной Корее, Германии и других странах, ведутся совместные научные исследования.
В настоящее время в кафедре работают 4 доктора наук и 3 кандидата наук, 3 PhD. При кафедре имеется магистратура по специальностям: 70530502 — ядерная физика и технологии, 70530507 — медицинская физика, 70530701 — астрономия. Также в кафедре функционирует научный совет по присуждению ученых степеней DSc.03/2025.27.12.FM.01.05 по специальности 01.03.02 – Физика космоса и астрофизика