材料物理與化學專業是材料科學與工程一級學科所屬的二級學科，其前身是金屬物理專業。材料物理與化學是以物理、化學等自然科學為基礎，從分子、原子、電子等多層次上研究材料的物理、化學行為與規律，致力于先進材料的研究與開發的學科，它在材料科學與工程領域具有從事基礎研究和應用基礎研究的特點，特別是各種先進材料，新材料所涉及的材料科學的基礎和現象，都是材料物理與化學專業所關注的。沈陽師范大學材料物理與化學學科于2003年獲得碩士學位授予權，2004年開始招生，學制三年。
材料物理與化學專業研究生除外語、政治、計算機公共基礎課外，主要開設材料科學基礎、固體物理學、金屬物理學、計算材料學、材料分析與測試方法、X射線結構分析、高等量子力學等課程。目的是培養具有嚴謹的治學態度和科學作風，熟練掌握材料科學與工程的基礎理論，熟悉相關學科的理論與知識，了解國內外材料科學與工程領域的發展動向，能從分子、原子、電子尺度探討材料的結構和性能之間的關系，能設計新材料，對材料的性能進行剪裁的教學和研究性人才。其基本要求是：
（1）努力學習馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論，熱愛祖國，堅持四項基本原則，遵紀守法，品行端正，具有艱苦奮斗、為人民服務和為社會主義建設事業獻身的精神。
（2）勤奮學習，掌握材料物理與化學專業堅實的理論基礎和系統的專門知識，具有從事科學研究或獨立擔負專門技術工作的能力。比較熟練地掌握一門外語。
（3）具有健康的體格。
（4）取得規定的學分，完成碩士論文、并通過答辯，方可畢業。通過三年的學習和研究能力的培養，要求學生在材料科學領域內某一方面具有發展專長的基礎，畢業后能從事材料科學及相關學科的教學、基礎研究工作，能從事有關的工業部門的材料生產、應用和新材料開發工作。
沈陽師范大學材料物理與化學專業的主要特色：
選擇了先進材料（大塊非晶，Zn-Al鑄造合金）及材料的基礎理論研究為研究方向：包括計算材料學，材料的微結構與相變動力學，材料的非平衡性能。
以35-45歲的青年學者作為主要學術帶頭人。擁有一支高水平的學術隊伍，在編的教學和科研人員8人，其中正高職4人，副高職3人，中級職稱1人；具有博士學位4人（博士后3人），博士在讀3人。
學校已建立起先進材料及相變重點實驗室。擁有一批具有國際先進水平的大型精密儀器和設備，如力學實驗機，硬度計，真空電阻爐，拋光機，鑲樣機，金相顯微鏡，x射線衍射儀，P-E DSC7熱分析儀，掃描電鏡等，為本學位點的教學和研究工作奠定了基礎。
近年來本專業在計算材料學，材料的微結構與相變動力學，材料的非平衡性能方向開展了國內領先水平的研究工作，取得了一批較高水平的研究成果。在國內外重要期刊發表學術論文70余篇，大部分進SCI、EI檢索；先后主持省市級以上10余項科研項目；出版學術著作7部。