芝加哥大学以跨学科研究为傲，物理系10%-20%的物理学博士由其他学术部门的成员指导，多数物理学博士生委员会至少包括一名其他学科的成员。该系在全美排名中名列前茅，人才辈出，诺贝尔物理学奖得主杨振宁、李政道、崔琦等均在此取得物理学博士学位。
芝加哥大学物理学博士项目为期4-6年，研究领域包括加速器物理学、天体物理学、原子物理学、生物物理学、凝聚态物理学、宇宙学、广义相对论、核物理、粒子物理学、量子科学和软物质研究。
申请者通常拥有物理或相关领域的本科学位，项目要求所有人必须在第1年满足实验物理学的要求。学生可以自行选择选修高级实验物理学课程（PHYS 334）或高级实验物理学项目（PHYS 335）。学生必须在学年初期决定自己的选择。
在正式开始博士论文研究之前，学生必须完成研究生核心课程或通过研究生诊断考试（GDE）后，才成为博士学位的候选人。其中，研究生诊断考试一般在秋季学期开始前3周进行，考试进行4天，每天4小时，每天考察4个科目（经典力学、电和磁、量子力学和统计力学）中的1个。研究生核心课程被称为第1年的标准课程，包括高级经典力学、研究生量子力学、高级电动力学和统计力学。学生必须在该项目第二学年的春季季度结束前成为博士学位候选人。
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