Les línies d'investigació del programa són:
- Astrofísica observacional, teòrica i computacional
- Relativitat general, gravitació i cosmologia
- Teoria electrofeble i les seves extensions, astropartícules
- Cromodinàmica quàntica i física hadrònica
- Física experimental d'altes energies
- Física nuclear experimental i aplicacions
- Formació i reconstrucció d'imatges i aplicacions mèdiques i biomèdiques
- Física de semiconductors
- Fotònica
- Òptica quàntica, òptica i fotònica no lineal, sistemes complexos, informació i computació quàntica
Els investigadors de l'àrea d'Astronomia i Astrofísica participen en les línies 1 i 2, els de Física Teòrica en les línies 2, 3, 4, 5 i 10, els de l'àrea de Física Atòmica, Molecular i Nuclear en les línies 3, 4, 5, 6 i 7, els de l'àrea de Física Aplicada en les línies 8 i 9 i els de l'àrea d'Òptica en les línies 7, 9 i 10.
El Programa de Doctorat que es proposa està directament orientat cap a l'investigació en els camps de la Física. Els doctors que participen estan tots vinculats a grups d'investigació finançats en convocatòries competitives de l'estat. Els grups d'aquests departaments comptabilitzaven en 2013 un total de 53 projectes nacionals finançats, participen en 26 projectes europeus, 10 projectes Consolider i en 20 projectes Prometeu de grups d'excel·lència i 3 xarxes d'excel·lència de la Comunitat Valenciana.
