武汉物数所围绕国家需求和核心科学问题，发挥磁共振波谱及与生命科学交叉、原子分子与光物理、原子频标与精密测量物理、数学物理等多学科综合优势，开展基础性、战略性和前瞻性研究，大力推进高新技术创新与转移转化，支撑国民经济和社会可持续发展，成为不可替代的国家战略科技力量，创建国际一流研究机构。该所是波谱与原子分子物理国家重点实验室、武汉磁共振中心、中科院原子频标重点实验室、中国科学院冷原子物理中心（武汉）、中科院数学物理联合实验室的依托单位，是武汉光电国家实验室的组建单位之一。2011年，研究所对原有的研究室建制进行了结构性调整。新设立了6个研究部、1个高技术发展中心和2个支撑中心，即：磁共振基础研究部、磁共振应用研究部、原子分子光物理研究部、原子频标研究部、理论与交叉研究、数学物理与应用研究部；高技术创新与发展中心；磁共振技术中心、原子频标与激光技术中心。
　　研究所现有物理、化学2个一级博士、硕士学位授予点，包括无线电物理、分析化学、物理化学、原子与分子物理、理论物理、光学；有基础数学硕士学位授予点，以及应用数学博士/硕士学位授权点；有电子与通信工程、生物工程2个工程硕士点，以及数学、物理学2个博士后流动站。研究所注重学科间交叉。除以上学科专业及其交叉的领域外，还覆盖生物、化学、医学、量子信息、电子信息、计算机应用中的新兴方向。我所现有导师107人,其中博士生导师50人。2016年预计招收硕士生68人（以当年国家最终下达计划为准）。享受较高的奖助金。