Program  Magister (S2) Teknik Fisika ITS telah berdiri sejak tahun 2008 melalui SK Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI) No. 2202/D/T/2008 tanggal 15 Juli 2008. Program ini memadukan konsep-konsep rekayasa dengan penguasaan Fisika dan Matematika yang kuat untuk menghasilkan aplikasi yang kreatif dan inovatif. Mahasiswa dibekali kemampuan riset dan pengembangan, perancangan, serta analisis terhadap beragam sistem fisis di industri.

Terdapat dua bidang keahlian yang dapat dipilih, yaitu Rekayasa Instrumentasi Industri (RII) dan Rekayasa Energi Terbarukan (RET). Bidang RET ditambahkan pada tahun 2010 dengan pendampingan dari Post Graduate Programme Renewable Energy (PPRE), Universitas Oldenburg, Jerman.

Masa studi ditempuh dalam 4 semester (2 tahun) dengan batas maksimum 4 tahun, dan beban kredit minimal 36 sks termasuk tesis. Pada dua semester pertama diberikan mata kuliah inti untuk membentuk kompetensi utama keahlian Teknik Fisika beserta seminar proposal tesis; pada dua semester berikutnya mahasiswa memilih mata kuliah secara fleksibel sesuai bidang konsentrasi dan tema tesisnya.

Program ini telah memperoleh akreditasi nasional periode 2023–2028 serta akreditasi internasional ASIIN, dan didukung jejaring kerja sama riset dengan mitra di Asia, Eropa, Australia, Amerika, dan Afrika.