Em 1968, a Reforma Universitária criou o Instituto de Ciências Exatas (ICEx), sob a direção do professor Francisco de Assis Magalhães Gomes, que reuniu os Departamentos de Matemática, Física e Química em uma mesma estrutura administrativa.
Diante da falta de infraestrutura adequada, o Departamento de Física funcionou nas dependências do Instituto de Pesquisas Radioativas (IPR), que então pertencia à UFMG, mas foi desvinculado da Universidade em 1972, para integrar a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). Por esta ação, aUFMGfoi indenizada e parte dos recursos foram utilizados para a construção do prédio do Departamento de Física, que depois seria circundado pelas dependências doICEx.
A década de 1970 é um momento de fundação das bases estruturais e intelectuais do Departamento. A construção do prédio foi planejada minuciosamente para receber laboratórios, salas de aula e estrutura administrativa, além de prever espaços para o desenvolvimento da pesquisa nas décadas seguintes. O campo da Física em Minas Gerais testemunhou a inauguração do Observatório Astronômico da Serra da Piedade, em 1972, e a criação do Doutorado em Física na UFMG, no mesmo ano. Diversos investimentos em equipamentos e infraestrutura foram feitos no período, como a aquisição do primeiro computador HP da América Latina para o laboratório de Ressonância Magnética, coordenado pelo professor Ramayana.
Em 1976, a Física teve um grande projeto financiado pela FINEP para Infraestrutura, que resultou na aquisição do primeiro equipamento de raio-x do Departamento, ainda em funcionamento em 2017. Também em 1976, iniciou-se a ocupação das atuais dependências, ainda em construção. A criação da oficina mecânica, do laboratório de criogenia e da biblioteca foram fundamentais para o estabelecimento da pesquisa nessa época. A primeira geração do corpo docente, ainda em formação, doutorava-se no exterior e retornava ao Brasil ávida por desenvolver pesquisa de ponta, criando laboratórios e fortalecendo a pesquisa ao longo da década seguinte.
Os anos 80 foram um período de aumento da pesquisa acadêmica, com consolidação de laboratórios, automatização de processos e expansão da pós-graduação. A criação de órgãos de fomento regionais, como a Fapemig, fundada em 1985, também seria essencial para o desenvolvimento do Departamento de Física. Na década de 1990, com a pesquisa já estabelecida, a pesquisa tem ganhos adicionais com a implantação de redes de fibra óptica na UFMG, bem como automatização do sistema de bibliotecas e outras vantagens acadêmicas e institucionais proporcionadas pela Internet, além de nova expansão de laboratórios.
Nos anos 2000, o Departamento ingressa no período de projetos e redes nacionais e liderou vários deles. Passa também por uma ampliação das instalações do prédio, no quarto andar. A Biblioteca da Pós-graduação, que completou 40 anos em 2017, é nomeada em homenagem ao professor Manoel Lopes de Siqueira. Em 2016, o Programa de Pós-graduação celebrou seus 50 anos com nota 7 da Capes, o nível mais alto de excelência nacional, oferecendo cursos de Mestrado e Doutorado em várias áreas teóricas e experimentais da Física e Astrofísica.