Кафедра была создана в далёком 1932 году, спустя два года после выделения Горьковского медицинского института из состава университета.  Физические методы исследований и лечения широко использовались в медицине уже в те годы. Знания и квалификация преподавателей кафедры позволили  развить актуальную для медицинской практики научную работу.  Под руководством доцента Николая Михайловича Симоновича, который руководил кафедрой до 1964 года, и доцента Валентины Васильевны Неймарк, руководившей кафедрой с 1964 по 1974 год, проводились исследования в области спектроскопии.  Результаты этих работ использовались для определения качества фармацевтических препаратов, они позволили также создать основы для цикла лабораторных работ по медицинской оптике.

Большой вклад в развитие научных исследований внёс профессор Валерий Дмитриевич Чирков, возглавлявший кафедру с 1974 по 1986 год. Он сумел привлечь в состав преподавателей способных молодых исследователей и организовать экспериментальную работу по теме «Структурно-функ-циональные и системные механизмы деятельности центральной нервной системы». Разработки новых методов введения микроэлектродов в кору головного мозга лабораторных животных, радиальный микротом  и новые технические средства приготовления препаратов тканей мозга были запатентованы, а результаты исследования  в области биофизики центральной нервной системы опубликованы во многих научных журналах и доложены на научных конференциях. Полученные на стыке радиофизики, медицинской инженерии, биофизики  и физиологии результаты легли в основу диссертации на степень доктора медицинских наук Валерия Дмитриевича Чиркова, кандидатов биологических наук Сергея Ивановича Лютова, Александра Михайловича Гаврилушкина и Геннадия Алексеевича Николаева. Всего за 12 лет преподавателями кафедры были получены 6 свидетельств на изобретения и опубликованы 28 статей в центральной печати.

Это направление получило развитие с приходом к руководству кафедрой в 1986 году Виктора Анатольевича Монича. Будучи специалистом в области люминесценции, оптики и регистрации низкоинтенсивных электро-магнитных излучений, он организовал  исследования по сверхслабому свечению - спонтанной хемилюминесценции тканей и воздействию на внутренние органы и ткани лабораторных животных люминесцентным излучением и радиоволнами сверх-высокочастотного (СВЧ) диапазона. Ему быстро удалось сформировать коллектив исследователей и создать школу фото и радио-медицинских исследований. Совместно со специалистами Объединённого Института Ядерных Исследований (г. Дубна) были разработаны уникальные технологии производства полимерных оптических волокон с фотолюминесцентными добавками, которые позволили создать новый тип источников света: оптоволоконные люминесцентные излучатели.  Эти источники света позволили эффективно осуществлять фото-терапевтические процедуры без применения лазеров. На принцип их работы и конструкцию получены 6 патентов  Российской Федерации на изобретения. Созданная опытно-промышленная установка обеспечила выпуск активных оптических волокон заданных диаметров и спектров излучения.

На базе этих технологий была проведена серия уникальных экспериментов по воздействию на подкорковые структуры (ретикулярную формацию среднего мозга, гипоталамус и на кору больших полушарий) головного мозга лабораторных животных люминесцентным излучением различных диапазонов. Полученные результаты имели и имеют большую научную и практическую значимость. 

Кафедра динамично развивается. Одним из проектов успешно развиваемых помимо научных разработок, в течение последних 12 лет является создание единого информационного пространства академии. В рамках его создана и успешно функционирует корпоративная компьютерная сеть академии.