物理电子学是电子学、近代物理学、光电子学、
量子电子学、超导电子学及相关技术的交叉学科，主要在电子工程和
信息科学技术领域内进行基础和应用研究。近年来本学科发展特别迅速，不断涵盖新的学科领域，促进了电磁场与微波技术、
微电子学与固体电子学、
电路与系统等二级学科以及信息与通信系统、光学工程等相关
一级学科的拓展，形成了若干新的科学技术增长点，如光波与光子技术、信息显示技术与器件、高速光纤通信与光纤网等，成为下一世纪信息科学与技术的重要基石之一。
物理电子学研究粒子物理、
等离子体物理、激光等物理前沿对电子工程和信息科学的概念和方法所产生的影响，及由此而形成的电子学的新领域和新生长点。本学科重研究在强辐照、低信噪比、高通道密度等极端条件下，处理小
时间尺度信号的技术，以及这些技术在广泛领域内的应用前景。以下的研究方向所要解决的问题超越单一学科的研究领域，形成物理电子学的一个独特的部分：
量子通讯理论和实验研究：
量子计算机是
未来计算机的发展方向，在理论和实验上研究量子通讯技术是实现下一代计算机的基础，对量子计算机的研究有着非常重要的意义。
实时物理信息处理：物理前沿（例如粒子物理）实验的特点之一是信息量大，而有用的信息量同总信息量之比相差10到15个数量级，这已远远超出一般电子技术的极限。如何根据物理的要求
实时处理大量数据，从而得到有用的信息，是实验成功的关键。这一方向的研究成果，对大系统的集成、
实时操作系统应用都有重要的意义
强噪声背景下的随机信息提取技术：在微观尺度上，来自传感器的信号往往低于噪声，同时又具有随机性。研究在强噪声背景下的随机信号和
瞬态物理信息的提取是物理前沿学科提出的要求，也是雷达、声纳等领域的信号处理基础。
高速信号互连及其物理机制的研究：当
数据传输率达到千兆位或更高时，信号在电缆、印刷板等载体上的传输涉及介质损耗、趋肤效应和电场分布等物理机制，只有引入物理学的研究方法，才能解决这些电子工程和信息技术中的问题。
辐照电子学：辐照造成半导体材料的损伤，导致其性能降低甚至失效。研究辐照对器件性能和寿命的影响，选择耐辐照的材料和解决辐射场的测量，对应用于军事和空间的电子工程、核安全技术、和核医学都有重要的意义。