1956 yilda S.A. Azimov harakatlari bilan O`rta Osiyo davlat universitetida modda tuzilishi kafedrasi tashkil qilindi. Bu erda birinchi bo`lib yadro fizikasi va kosmik nurlar sohasi bo`yicha mutaxassislar tayyorlashga kirishildi. 1957 yilda kafedra qoshida yadro fizikasi va kosmik nurlar muammolari laboratoriyasi tashkil etildi.Uch yil ichida mazkur laboratoriyada 25 MeV energiyali betatron ishga tushildi va bunda gamma-kvantlar bilan turli yadrolar o`zaro ta`sirlashish kesimini aniqlash bo`yicha tadqiqotlar olib borildi. Shuningdek, Qumbel tog` tepasida, dengiz sathidan 3160 m balandlikda stantsiya qurilib, unda yadrolarning o`zaro ta`siri va elektromagnit kaskadlar tavsiflari o`sha davrda 1011-1012 eV gateng energiyalar sohasidagi eng zamonaviy usullar orqali o`rganila boshlandi (Yu.P. Kratenko).
Yangi tashkil etilgan Yadro fizikasi instituti uchun ilmiy xodimlar tayyorlash maqsadida modda tuzilishi kafedrasidan maxsus radiatsion fizika kafedrasi ajralib chiqdi. Modda tuzilishi kafedrasi esa yadro fizikasi va kosmik nurlar kafedrasi deb qayta nomlandi. Endi bu kafedrada quyi energiyalar yadro fizikasi sohasigina emas, yuqori energiyalar fizikasi va kosmik nurlar fizikasi sohasining ham mutaxassislarini tayyorlash boshlandi.
Kafedraning muammolar laboratoriyasidagi fundamental ilmiy tadqiqotlar bilan bir vaqtda O`zbekiston yadro fizikasi bo`yicha keng doiradagi amaliy ishlar ham olib borildi. 70-yillarda kafedraning betatron laboratoriyasi qurila boshlandi. Unda 50 MeV energiyali betatron o`rnatilishi kerak edi. Keyinchalik bu qurilma o`rnatildi va uning negizida ToshDUning Amaliy fizika ilmiy tekshirish instituti tashkil etildi. Ushbu institutga uzoq yillar davomida akademik T.M.Mo`minov rahbarlik qilgan. Yarim asr davomida kafedrada yadro fizikasi bo`yicha 15 ming nafardan ziyod mutaxassis tayyorlandi. Bulardan 300 dan ortig`i ilmiy darajaga ega bo`lgan. Shulardan 30 nafari fan doktoridir. Ular O`zbekistondagina emas, sobiq ittifoq tarkibida bo`lgan boshqa davlatlarda ham ishlamoqdalar. U.G`.G`ulomov, A.A.Abdurazzoqov, R.B.Bekjonov, B.S.Yo`ldoshev kabi taniqli olimlar ham kafedrada faoliyat yuritgan.
Turli davrlarda kafedra mudiri lavozimida quyidagilar faoliyat ko`rsatgan: akademiklar S.A.Azimov, A.A.Abdurazaqov, R.B.Bekjonov, B.S.Yuldashev, T.S.Yuldashbaev, professor A.M.Muxamedjanov, K.R.Nasriddinov, A.A.Abdumalikov, dotsent Z.Kanokov.
2005 yilda Yadro fizikasi va Nazariy fizika kafedralari qo`shilib, yangi Yadro va nazariy fizika kafedrasi tashkil qilindi. 2016 yilda O`zbekiston Respublikasi Prezidentining 2016 yil 11 maydagi “O`zbekiston Milliy universiteti faoliyatini yanada takomillashtirish chora-tadbirlari to`g`risida”gi 2527-sonli qaroriga asosan yangi “Quyi energiyalar fizikasi” kafedrasi tashkil etilgan. 2017 yil 25 oktyabrdagi universitetning 3-sonli Kengashida “Quyi energiyalar fizikasi” kafedrasi nomi “Yadro fizikasi”ga o`zgartirildi. Mazkur kafedraga tanlov asosida dotsent S.R. Polvonov tayinlandi.     Hozirgi kunda kafedrada bir nafar akademik,  2 nafar fan doktori, 5 nafar fan nomzodi faoliyat olib bormoqda. Kafedrada 5A140205 – “Atom yadrosi va elementar zarralarcha fizikasi, tezlashtiruvchi texnika” magistratura mutaxassisligi mavjud. Kafedra professor-o`qituvchilari “Noyob ob`ektlar” majmuasi xodimlari bilan hamkorlikda davlat ilmiy-texnik dasturlari doirasida ikkita fundamental va ikkita amaliy grantlarda ilmiy-tadqiqot ishlarini olib boradi.