物理与机电工程学院始于1960年，是学校最早创建的院系之一。学院以物理学（国家一流本科专业）、机械设计制造及其自动化（省一流本科专业）、材料科学与工程、新能源材料与器件、机械电子工程5个本科专业及物理学、学科教学（物理）2个硕士点为基础，依托省级创新联合体、省实验教学示范中心等平台，围绕物理师范、新能源材料、机械与智能制造等，形成了“理工融合、科教融合、产学联合”的教学体系。

学院高级职称教师占比45.5%，博士学位（含在读）教师占比67.3%，40岁以下教师占比54.5%，有教育部高校青年教师科研创新能力支持项目（U40）获得者1人、全国优秀教师1人、湖南省芙蓉教学名师1人、湖南省121人才工程人选1人、湖南省教学能手1人、湖南省青年科技“荷尖”人才1人、湖南省芙蓉计划高校学术拔尖人才1人、西部之光访问学者1人、湖南省青年骨干教师等10人、湖南省科技特派员4人，湖南省“三区”科技人才1人。有湖南省一流本科课程4门，湖南省研究生优质课程3门，湖南省研究生精品示范课程1门，湖南省优秀研究生导师团队2个，湖南省研究生优秀教学团队1个。

教师主持国家自然科学基金50余项、省厅级课题100余项、横向课题20余项，在Nat. Commun.、Phys. Rev. Lett.、Phys. Rev. B及Adv. Mater.等高水平期刊发表SCI论文100余篇，获湖南省自然科学奖4项，获专利20余项。学生第一作者在Phys. Rev. B、Phys. Rev. D、Appl. Phys. Lett.等期刊发表SCI论文100余篇，研究生获省优秀学位论文7篇。

学院仪器设备总价值5000多万元，实验室面积7000余平方米，为省级创新联合体成员单位（金属锰合金功能材料创新联合体），建有湖南省研究生拔尖创新人才联合培养基地、湖南省基础物理实验教学示范中心、湖南省力学与工程虚拟仿真实验教学中心、湖南省大学生创新创业教育中心、湘西自治州声光功能材料及应用重点实验室等，中央财政支持地方高校建设实验室4个、湖南省基础课示范实验室1个。

学院党委被评为“湖南省普通高校党建工作标杆学院”，团委连续5年获评“吉首大学五四红旗团委”第一名，多个班级被评为吉首大学十佳班集体。近三年来，学生在挑战杯、大学生工程实践与创新能力大赛、师范生教学技能竞赛、金相大赛等主流学科竞赛中获全国一等奖150人次、二等奖211人次，获全省特等奖13人次、一等奖290人次。毕业生升学及赴行业领军企业、科研院所、基层关键岗位等就业占比位居学校前列。近年来涌现出一批优秀校友代表，如李玄获评“全国大学生自强之星”，邵银菲、尹志杰获直博资格，傅华强、陈许鑫主动捐献造血干细胞，何海龙获国家自科青年科学基金项目（B类）等。育人成效获《光明日报》《中国教育报》等主流媒体专题报道。