Vzhľadom na dlhoročnú tradíciu prípravy budúcich učiteľov fyziky sa v minulosti na katedre realizoval prevažne výskum v oblasti Teórie vyučovania fyziky. V súčasnosti k tejto oblasti výskumu pribudli aj ďalšie.

1. Teoretická jadrová fyzika - výskum vlastností hmoty vystavenej extrémnym podmienkam (pri veľmi vysokých, resp nízkych teplotách a baryónových hustotách). Vedúcou osobnosťou vo výskume v tejto oblasti je prof. Dr. rer. nat. Boris Tomášik. Druhým pracovníkom, podieľajúcim sa na výskume v tejto oblasti je Dr. rer. nat. Evgeni E. Kolomeitsev, ktorý pracuje na katedre fyziky od septembra 2008.

2. Teória vyučovania fyziky - školský fyzikálny experiment, využívanie IKT vo fyzikálnom a prírodovednom vzdelávaní, výučba fyziky v kontexte integrovaného vyučovania prírodovedných predmetov, reštrukturalizácia obsahovej a metodickej prípravy učiteľov, neformálne fyzikálne vzdelávanie, bádateľské vyučovacie prístupy. Uvedenou problematikou sa zaoberá tím v zložení  doc. RNDr. Janka Raganová, PhD., doc. PaedDr. Miriam Spodniaková Pfefferová, PhD. a Mgr. Martin Hruška, PhD.