Природно-математички факултет Универзитета у Београду основан је 1947. године. Те године на Катедри за физику радило је два професора који су обојица докторирали, двадесетих година прошлог века, у Француској: Сретен Шљивић и Драгољуб Јовановић. Проф. Јовановић је докторирао на Сорбони у току боравка на Институту за радијум у Паризу, и он је и почео наставу нуклеарне физике на Природно-математичком факултету 1948, када је у програм уведен предмет Радиоактивност и физика језгра.
Исте године основан је Институт за физику, данашњи Институт за нуклеарне науке „Винча“, а држава је почела да улаже знатна средства у образовање истраживача у нуклеарним наукама и изградњу лабораторија и експерименталних уређаја у институту у Винчи. Зато је, у првим деценијама после рата, овај институт био језгро из кога су потекли многи наставници и истраживачи на факултетима у Србији. Проф. Јовановић је 1954. престао да предаје Нуклеарну физику, а на Факултет је прешао Милорад Млађеновић, прво као хонорарни предавач а затим за стално. Он је формирао групу за нуклеарну физику на Природно-математичком факултету, од сарадника који су дошли пре свега из Групе за нуклеарну спектроскопију Лабораторије за физику 010 из института у Винчи. У годинама до 1958, осим Атомске физике и Нуклеарне физике које су биле обавезни предмети, на Факултету су се као изборни предавали Х-зраци, и Физички принципи коришћења нукеарне енергије. На Факултет су из Винче прешли Мира Јурић и Александар Милојевић. Прве постдипломске студије на Природно-математичком факултету почеле су 1958, а на физици су уведена два смера: нуклеарни и неутронски.
Осим математичких предмета, полагала се Интеракција зрачења са материјом (Милорад Млађеновић), Неутронска физика (Федор Борели), Физика реактора (Драгослав Поповић) и Математичке основе квантне механике (Федор Хербут и Милан Вујичић). 1959. организоване су последипломске студије из физике јонизованих гасова, а у наредним годинама су основани и други смерови.
Проф. Млађеновић је држао наставу из Нуклеарне физике до 1970. године када га је заменио проф. Ђура Крмпотић, који је предавао нуклеарну до 1996. Осим проф. Крмпотића, из Групе за нуклеарну спектроскопију су током година на Физички факултет прешли Драгомир Крпић, Иван Аничин, Горан Шкоро и Петар Аџић. Институт у Винчи је донирао и прве апаратуре за лабораторијске вежбе. Током шездесетих и седамдесетих година на Факултету су били ангажовани и други нуклеарци из Винче: Стеван Коички, Тихомир Новаков и Реља Попић.
1971. године Природно-математички факултет је подељен на пет одсека, па су Катедра за физику и Катедра за метеорологију постале Одсек за физичке и метеоролошке науке. На овом одсеку једна од шест катедри физике била је Катедра за нуклеарну физику, а њен први шеф је био Ђура Крмпотић. Поред већ поменутих, чланови Катедре били су професори Снежана Дрндаревић, Илија Савић, Јован Пузовић, и од 2018, Предраг Миленовић, и асистенти Олга Адамовић, Весна Дамјановић, Михаило Савић, Марјан Ћирковић и Вукашин Милошевић. Значајан допринос изградњи апаратура и одржавању наставе дали су техничари Милан Мијић, Драгослав Јовановић и Душко Грујић. 1996. на месту шефа катедре проф. Крмпотића је заменила проф. Дрндаревић, а 2004. проф. Аничин. Катедра је статутом факултета из 2006. променила назив у Катедра за физику језгра и честица. Од 2010. године рад на катедрама на Физичком факултету је реорганизован па су у рад и наставу на Катедри за физику језгра и честица укључени истраживачи који се баве физиком елементарних честица теоријски: Воја Радовановић, Марија Димитријевић Ћирић, Душко Латас, Биљана Николић, Никола Коњик и Маја Бурић, која је од 2012. и шеф Катедре. 2024. године члан Катедре је постао и Лазар Марковић, а 2026. Марија Димитријевић Ћирић је изабрана за шефа Катедре.
Основна истраживачка делатност сарадника на Катедри за нуклеарну физику у почетку је била усмерена на изучавање структуре језгра на основу бета распада и развој електронских спектрометара, а затим на електрон-гама и гама спектроскопију и истраживање ретких нуклеарних процеса, као и космичког зрачења. У овим истраживањима чланови Катедре интензивно су сарађивали са Институтом за физику Природно-математичког факултета у Новом Саду и Нискофонском лабораторијом Института за физику у Земуну. Поред истраживачког интереса у области нуклеарне структуре, седамдесетих година активност и фокус истраживања на Катедри се проширује и прелази на физику високих енергија, односно физику елементарних честица. Одговарајући предмет улази у наставне планове, прво као изборни а затим као обавезни, од 1972. Због компликоване и скупе опреме везане за ова истраживања, истраживачки рад почео је све више да се одвија учешћем у међународним колаборацијама, које је започето захваљујући личним контактима проф. Мире Јурић. Чланови Катедре учествовали су у eвропској К-колаборацији која се бавила настанком и особинама страних честица, у америчкој Батавија колаборацији која је истраживала интеракције ултрарелативистичких хадрона са атомским језгрима, и коначно, у колаборацији са истраживачким тимовима из „Обједињеног института за нуклеарна истраживања“ у Дубни, где су испитиване особине јона водоника, деутеријума, хелијума и угљеника са пропаном и танталом при енергијама од неколико GeV по нуклеону. Ове сарадње омогућиле су израду магистарских и докторских теза већини чланова Катедре, и резултирале великим бројем објављених радова.
У другој половини деведесетих година, када је Петар Аџић формирао експерименталну групу за физику елементарних честица у институту „Винча“ и започео сарадњу и учешће у експериментима у CERN-у, сарадници Катедре се придружују и заједно формирају српски тим на експерименту CMS. Ова истраживачка активност се проширује доласком проф. Аџића на Факултет 2010. и данас представља доминантну експерименталну делатност на Катедри. CMS детектор ради у оквиру експеримента на Великом хадронском сударачу у CERN-у који истражује особине материје на веома високим енергијама, прецизније на енергијама Стандардног модела и вишим. Поред открића Хигсовог бозона 2012, најважнији проблеми који се данас истражују односе се на физику изван Стандардног модела: постојање суперсиметрије, особине раног свемира, особине тамне материје. Одговорност српског тима у експерименту CMS обухвата активности везане за хардвер (контрола и унапређење дела сложеног детектора CMS), активности у анализи експерименталних података добијених у сударима снопова протона на енергијама реда неколико TeV (са нагласком на Хигс сектор) и инжењерске активности које подразумевају дизајнирање и конструкција делова детектора. Треба истаћи да се ова експериментална активност допуњује истраживањима групе коју је формирао проф. Јован Пузовић на експерименту NA61/SHINE у CERN-у, а која испитује особине кварк-глуонске плазме добијене у сударима протона са тешким језгрима.
