Տեսական ֆիզիկան Հայաստանում եղել և շարունակում է մնալ բնական գիտությունների առավել զարգացած ուղղություններից մեկը։ Խորհրդային տարիներին Երևանի ֆիզիկայի ինստիտուտի տեսական ֆիզիկայի բաժինը, հիմնադիր և երկարամյա ղեկավար, պրոֆեսոր Սերգեյ Մատինյանի գլխավորությամբ, հանդիսանում էր որպես Հայաստանում տեսական ֆիզիկայի առաջատար կենտրոն։ Միաժամանակ, Երևանի պետական համալսարանի ֆիզիկայի ֆակուլտետի (ներկայումս՝ ԵՊՀ ֆիզիկայի հետազոտական ինստիտուտի) տեսական ֆիզիկայի ամբիոնը, լինելով տեսական ֆիզիկայի մասնագետների պատրաստման կարևոր դարբնոց, այսօր էլ շարունակում է կրթել և ձևավորել ֆիզիկայի տարբեր բնագավառների նոր սերնդի տեսաբանների։
Ա. Ի. Ալիխանյանի անվան ազգային գիտական լաբորատորիայի Ս. Մատինյանի անվան տեսական ֆիզիկայի կենտրոնն իրականացնում է հիմնարար հետազոտություններ արդիական այնպիսի ուղղություններով, ինչպիսիք են տարրական մասնիկների ֆիզիկան, դաշտի քվանտային տեսությունն ու մաթեմատիկական ֆիզիկան, քվանտային գրավիտացիան և լարերի տեսությունը, կոնդենսացված միջավայրերի ու վիճակագրական ֆիզիկան, էվոլյուցիայի և բարդ համակարգերի տեսությունը։ Կենտրոնի գիտական արդյունքներն ունեն միջազգային լայն ճանաչում և պարբերաբար հրապարակվում են բարձր ազդեցության գործակից (impact factor) ունեցող առաջատար պարբերականներում, իսկ առաջատար հետազոտողները տարիներ շարունակ կայուն տեղ են զբաղեցնում Հայաստանի Հանրապետության ամենաարդյունավետ գիտաշխատողների վարկանիշային ցանկում։
Հ.Վարդապետյանի անվան փորձարարական ֆիզիկայի բաժանմունք
Հ․ Վարդապետյանի անվան փորձարարական ֆիզիկայի բաժանմունքի (ՓՖԲ) գործունեությունը սկիզբ է առել 1967 թվականից, երբ ԱԱԳԼ (ԵրՖԻ)-ում գործարկվեց 6 ԳէՎ էներգիայով Երևանի էլեկտրոնային սինքրոտրոնը։ Մինչև սինքրոտրոնի աշխատանքի դադարեցումը՝ 2005 թ., ՓՖԲ-ի աշխատակիցների կողմից արագացուցչի վրա իրականացվել են լայնածավալ գիտափորձեր։
Կոսմոլոգիայի և աստղաֆիզիկայի կենտրոն
ԱԱԳԼ կոսմոլոգիայի և աստղաֆիզիկայի կենտրոնում իրականացվում են հետազոտություններ նվիրված տիեզերագիտության ոչ գծային խնդիրներին, տիեզերքի մեծ մասշտաբային կազմությանը, գրավիտացիոն համակարգերի քաոսային դինամիկային, դինամիկական համակարգերի վարքագծի ուսումնասիրությանը։
Քվանտային տեխնոլոգիաների բաժանմունք
ԱԱԳԼ քվանտային տեխնոլոգիաների բաժանմունքը ստեղծվել է 2022 թվականին: Բաժանմունքի աշխատակիցները զբաղվում են քվանտային տեխնոլոգիաների տեսական հաշվարկներով, իսկ հետազոտությունների արդյունքները տպագրվում են առաջատար գիտական պարբերականներում։
Տիեզերական ճառագայթների ֆիզիկայի բաժանմունք
Տիեզերական ճառագայթների հետազոտությունները Հայաստանում սկսվել են դեռևս 1943 թվականին՝ Արտեմ և Աբրահամ Ալիխանյանների նախաձեռնությամբ։ Այդ ժամանակից ի վեր հետազոտությունները շարունակվում են ԱԱԳԼ-ի Նոր Ամբերդ և Արագած բարձր լեռնային գիտական կայաններում։
Հաշվողական ֆիզիկայի և տեղեկատվական տեխնոլոգիաների բաժանմունք
ԱԱԳԼ Հաշվողական Ֆիզիկայի և Տեղեկատվական Տեխնոլոգիաներ բաժինը իրականացնում է աշխատանքներ երկու հիմնական ուղղություններով․ հաշվողական ֆիզիկա և տվյալների վերլուծություն (գիտական գործունեություն), հաշվողական և ցանցային ռեսուրսների մշակում ու սպասարկում (ծրագրատեխնիկական գործունեություն):
Ֆիզիկայի կիրառական հետազոտությունների բաժանմունք
Կիրառական ֆիզիկայի հետազոտությունների բաժինը հետազոտություններ է իրականացնում նյութագիտության ոլորտում: Բաժնի նպատակային ուղղություններից մեկը ճառագայթման (էլեկտրոնային, պրոտոնային փնջերի) ազդեցության ուսումնասիրությունն է նյութի ֆիզիկական, օպտիկական և կենսաբանական հատկությունների վրա:
Իզոտոպների հետազոտման և արտադրության բաժանմունք
Իզոտոպների հետազոտման և արտադրության բաժինը հիմնադրվել է 2010 թվականին: Բաժինը զբաղվում է բժշկական նպատակներով ռադիոակտիվ իզոտոպներ արտադրելու տեխնոլոգիաների ստեղծմամբ և մշակմամբ, ինչպես նաև արտադրական գործընթացի կազմակերպմամբ: