为进一步贯彻落实党的十六大精神和科教兴国的方针，推动南开大学物理学科的发展，南开大学泰达学院与物理科学学院合作，于2003年建立南开大学泰达应用物理学院，隶属于南开大学，2013年更名为泰达应用物理研究院。
南开大学泰达应用物理研究院建有“弱光非线性光子学教育部重点实验室”、“天津市信息光子材料与技术重点实验室”、国际科技合作基地。除拥有“物理学”一级学科博士学位授予权外，还设有“材料物理与化学”博士点和“测试计量技术及仪器”硕士点。其中“光学”为国家重点学科，“材料物理与化学”为天津市重点学科。研究院实验室面积近7000平方米，仪器设备5000多万元。
南开大学泰达应用物理研究院在Nature系列、Physical Review Letters、Advanced Materials、Nano Letters、Optics Letters和Applied Physics Letters等著名学术刊物上共发表SCI论文300余篇，授权发明专利20余项；获得省部级奖励5项；部分成果在国家重大项目中得到了重要应用；多次在重要国际学术会议上做邀请、专题以及主题报告，出版多部英文学术专著或者章节，形成了一定的国际影响力和学术地位。
南开大学泰达应用物理研究院始终坚持开放性、国际化的办院宗旨。已与德国Osnabrück大学、Clausthal工业大学、日本东京电器工业大学、奥地利维也纳大学、美国斯坦福大学、普渡大学、芬兰坦佩雷技术大学、俄罗斯国家晶体所、乌克兰国家科学院、GE、NEC、DuPont等著名大学、研究机构和企业建立了良好的合作关系，其良好的环境和实验条件吸引了众多海内外学者加盟。
现有全职教师28人，其中教授12人，教授级高级工程师2人，副教授7人，高级工程师2人；国家杰出青年基金获得者2名，国家海外杰出青年基金获得者1名，教育部跨/新世纪人才6名。另有兼职教授7名，其中中国科学院院士1人，教育部跨/新世纪人才3人。
为了能够与物理科学学院相互促进、协调发展，共同建设好我校的物理学科，泰达应用物理研究院采取物理学科学术委员会领导下的院长负责制，研究院内各专业方向均实行首席教授负责制。首席教授由学术委员会推荐、选聘国内外在本专业领域具有一定知名度的学术带头人担任，其职责主要是负责各个领域的团队建设、教学科研和实验室等工作。泰达应用物理研究院为南开大学下属专业学院，主要从事科学研究、研究生培养、学科建设、学术交流等工作。