Оптика және спектроскопия кафедрасы 1949 жылы спектрлік анализ лабораториясы мен жалпы физика ренген кабинеті негізінде құралған. Профессор В.М. Кудрявцева (1949-1959 гг.), люминесценция кристаллофосфар маманы кафедраның ең алғашқы меңгерушісі болды. Осы кезеңде оптика және спектроскопия кафедрасында эмиссия – спектральдық анализ, люминесценция мен рентгенография бойынша ғылыми зерттеулер жүргізілді (Ю.М. Сайченко, Н.С. Мендаков, А.П. Котельников).

Оптика және спектроскопия кафедраның дамуына үлкен үлес қосқан доцент П.П. Полатбеков 1950 - 1970 ж.ж. кафедраға жетекшілік етті. Оның жетекшілігінде спектроскопия әдісімен зерттеудің барлық негізгі жұмыстары орындалды. Көптеген кандидаттық жұмыстарын қорғаған жас мамандар мен аспиранттарға жетекшілік еткен (И.А. Жуков, А.В. Жеребенко, К.Б. Джуманов, Д.Г. Мухамбетов), оптика бойынша қазақ тілінде тұңғыш шыққан «Оптикалық спектрлер» кітабының авторы болып табылады.

1970 - 1978 ж.ж. кафедраның меңгерушісі ф.-м. ғ.к., доцент Х.К. Сарсембаева болды. Оның жетекшілігінде кристалдық фосфордың люминисценциясы және оның негізінде детекторларды алу бойынша көптеген ғылыми зерттеулер жүргізілді. Ол материалды-техникалық база және мұғалімдердің сапалы құрылымын жақсаруға көп үлес қосты.

1978 жылдан бастап кафедраны ф.-м. ғ. докторы, профессор И.Л. Генкин басқарды. Ол аспан механикасы және жұлдыздардың динамикалық жүйелерін зерттеуде көп үлес қосты. Өзінің зерттеуінде (Л.П. Осипковпен бірге) «Жұлдыздық динамика жүйесіне кіріспе» атты ғылыми монографиясын «Ғылым» (Москва қ.) баспасында жазып шығарды.

1994 - 1996 ж.ж. кафедраны ф.м.-ғ.к., профессор К.Б. Жуманов басқарды. Оның басшылығында кафедрада жалпы оқу курстары бойынша әдістемелік құрал-жабдықтармен қамтамасыз етілуіне үлкен назар аударылған болатын.

1997 жылдан бастап оптика және плазма физикасы кафедрасын ҚР ҰҒА мүшесі ф.-м.ғ.д., профессор Бәйімбетов Ф. Б. басқарды. Оның көмегімен кафедрада плазма физикасын және плазманың импульстык ағынының материалдармен әсерлесуін зерттеуге ғылыми жұмыстар басталған болатын. Бәйімбетов Ф. Б. басшылығымен жүргізілген ғылыми зерттеу жұмыстарымен төрт докторлық диссертация қорғалды: Рамазанов Т.С. (1995 ж.), Джумамухамбетов Н.Г. (1997 ж.), Архипов Ю.В. (2003 ж.) және Ибраев Б.М. (2006). 2008 жылы Джумагулова Қ.Н. (ғылыми кеңесшісі профессор Рамазанов Т.С) докторлық диссертациясы, ал 2010 жылы Давлетов А.Е., Жукешов А.М. докторлық диссертациялары қорғалды. Одан бөлек 24 кандидаттық диссертация тығыз газ және плазма физикасы бойынша қорғалды. Әр жылы бітірушілерді ғылыми зерттеу жұмыстарына тарту нәтижесінде, бүгінгі таңда кафедраның оқытушы-профессорлық құрамы біршама ғылым докторы, ғылым кандидаты және PhD докторларымен толықтырылды (Джумагулова К.Н., Габдуллин Г.Л., Давлетов А.Е., Жукешов А.М., Коданов С.К., Габдуллин М.Т., Туреханова К.М., Габдуллина А.Т., Амренова А.У., Меирканова Г.М., Аскарулы А., Ташев Б.А.).

2004 жылдан бастап кафедра меңгерушісі қызметін ф.-м.ғ.д, профессор Архипов Ю.В. жүргізді. Ғылыми қызығушылығы – ғарыштық плазмадағы және зертханадағы динамикалық процестерді зерттеу болып табылады. Архипов Ю.В. басшылығымен 3 кандидаттық диссертация және екі PhD докторлық диссертациясы қорғалды.

2018 жылдан бастап кафедраны ф.-м. ғ. к., профессор, Қазақстан Республикасының әл-Фараби атындағы ғылым және техника саласындағы 2015 жылғы Мемлекеттік сыйлығының иегері Коданова С.К. басқарады. Профессор кафедрада жалпы және арнайы курстарды оқиды, Бірнеше дипломдық, магистрлік және докторлық диссертацияларына жетекшілік етеді. Ғылыми қызығушылығы: Плазма физикасындағы процестерді модельдеу. 100-ден астам ғылыми басылымдары бар.