物理与机电工程学院始建于1960年，现有物理学（师范）、材料科学与工程、机械设计制造及其自动化、机械电子工程四个本科专业和物理学一级学科硕士点，其中物理学专业为国家一流本科建设专业，机械设计制造及其自动化专业为湖南省一流本科建设专业，机械电子工程专业为湖南省新工科研究与实践项目依托专业，材料科学与工程专业为学院特色专业。

学院高级职称教师占比50%，博士学位（含在读）教师占比65.2%，40岁以下教师占比67.4%，包括全国万名优秀创新创业导师、湖南省青年科技“荷尖”人才、湖南省芙蓉教学名师、湖湘高层次创新人才、湖南省青年骨干教师等。教师主持国家课题40多项、省厅级课题100多项，于Nat. Commun.、Phys. Rev. Lett. 及Phys. Rev. A等国际一流期刊发表论文100多篇，获湖南省自然科学奖4项。

学院建有湖南省研究生创新培养基地、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、湘西州声光功能材料及应用重点实验室，现有仪器设备总价值3500多万元，形成了“理工融合、科教结合、校企联合”的实践教学体系。

学院秉承“明德、砺学、笃志、拓新”的院训，培养学生质量过硬。学院团委连续获评吉首大学五四红旗团委，多个班级被评为校十佳优秀班级，“物语青年·小桔子阳光成长”社会实践团获湖南省“芙蓉学子·社会实践奖”，本科生李玄作为国家奖学金获奖代表登上《人民日报》。2023年，学生在主流学科竞赛中荣获一、二等奖50余项，在SCI/EI/核心期刊发表论文60多篇。连续三年，学院毕业生考研录取率达30%以上，就业率达98%以上，居学校前列，《光明日报》《中国教育报》等主流媒体先后对学生成才进行了报道宣传。