Постановою Президії НАН України від 21.11.1991 р. №299 на базі Сумського відділення Інституту металофізики НАН України створено Інститут прикладної фізики НАН України з метою розширення фундаментальних і прикладних досліджень у галузі ядерних технологій. Ініціатором утворення Інституту виступив нинішній директор ІПФ НАН України академік НАН України В.Ю. Сторіжко з групою однодумців – вчених Національного наукового центру "Харківський фізико-технічний інститут" НАН України. Ідея створення першого на Сумщині академічного інституту з самого початку активно підтримувалась Президентом НАН України академіком НАН України Б.Є. Патоном та першим віце-президентом НАН України академіком НАН України В.Г.Бар'яхтаром. ІПФ НАН України входить до складу відділення ядерної фізики та енергетики НАН України.

  Головними напрямами наукової діяльності Інституту, затвердженими Постановою  Президією НАН України № 69 від 26.03.2014  є:

• Дослідження процесів взаємодії іонів, електронів і фотонів з речовиною в тому числі з біооб’єктами та полями.
• Розробка ядерно-фізичних методів дослідження структури і складу матеріалів та електростатичних прискорювачів.
• Розробка науково-навчальних приладів.

В Інституті створена унікальна експериментальна база:

• Мікроаналітичний комплекс: канал іонної люмінесценції; канал ядерних реакцій; канал скануючого ядерного мікрозонду; канал резерфордівського зворотнього розсіяння з високою роздільною здатністю, оснащений магнітним спектрометром; канал ядер віддачі з високою роздільною здатністю, оснащений електростатичним спектрометром; аналітичний канал для дослідження водню і гелію в матеріалах.
• 2 МеВ скануючий іонний мікрозонд призначений для визначення карти розподілу мікродомішок в приповерхневому шарі досліджувальних зразків з використанням неруйнівних методів аналізу.
• Центр колективного користування на основі прискорювального мас-спектрометру Tandetron 1.0 MV модель 4110Bo-AMS, виробництва HVEE, 2009, Нідерланди.
• Комплекс обладнання для потреб іонних прискорювачів і іонно-променевої модифікації матеріалів: джерело з об'ємно-плазмової генерацією негативних іонів (безцезієве джерело); високодозний імплантер з масовою сепарацією іонів; стенд досліджень високоінтенсивних іонних джерел; установка високочастотного магнетронного розпилення; електронно-променева установка; високовакуумна установка для вимірювання параметрів газового польового джерела іонів голково-капілярного типу з охолоджуванням емітера до температури рідкого азоту; вакуумний стенд газового польового джерела іонів, що працює при кімнатній температурі.
• Лабораторія спектрального аналізу, що використовує атомно-абсорбційну спектрометрію з електротермічною атомізацією в графітових печах, атомно-абсорбційну спектрометрію в полум'ї, атомно-емісійну спектрометрію в полум'ї, молекулярну спектрометрію, традиційну “мокру хімію”.
• FAB мас-спектрометр, PDMS мас-спектрометр, скануючий електронний мікроскоп.
• Лазерний ізотопний мас-спектрометр з координатно-чутливим детектором.
• Спеціалізований GRID-кластер для комп’ютерного моделювання радіаційних дефектів реакторних матеріалів.

Створена експериментальна база дозволяє розгорнути міждисциплінарні прикладні дослідження і розробки в галузі освіти, охорони навколишнього середовища, медицині.

Особлива увага приділяється розвитку досліджень в галузі ядерної медицини (включаючи нові високоефективні ядерні методи ранньої діагностики і терапії онкологічних і серцево-судинних захворювань); ядерної криміналістики; ядерних технологій для розвитку нанотехнологій.

Інститут нараховує понад 230 працівників. Наукові пошуки ведуть 116 науковців, в тому числі 1 академік НАН України, 3 член-кореспонденти НАН України, 12 докторів наук та 36 кандидатів наук. До складу Інституту входять шість наукових відділів:

Відділ фізики пучків заряджених частинок (зав. від. – чл.-кор. НАН України В.І. Мирошніченко).

Напрямки діяльності:

• Дослідження нелінійної динаміки іонних пучків мегаелектронних енергій в іонно-оптичних системах та розробка зондоформуючих систем, які забезпечують фокусування пучків на мішені мікронних та субмікронних розмірів.
• Дослідження фізичних процесів в ВЧ джерелах іонів , їх використання для генерації високояскравісних пучків іонів в інжекторах іонів , оптичних емісійних спектрометрах та в мас-спектрометрах з індуктивно зв'язаною плазмою низького тиску.
• Дослідження та розробка інтенсивних джерел позитивних та негативних іонів для іонних прискорювачів та іонних технологій та дослідження взаємодії цих пучків з поверхнею твердого тіла.
• Розробка нових методів нанесення захисних та зміцнюючих покриттів на конструкційні матеріали.
• Дослідження газових польових джерел іонів для формування високояскравісних пучків іонів та створення інжекторів іонів польового типу.

Відділ радіаційної біофізики (в.о. зав. від. – Данильченко С.М.).

Напрямки діяльності:

• Радіаційна біофізика.
• Фундаментальні і експериментальні дослідження термодинамічної стабільності біологічних кластерів – головних структурних елементів ДНК, РНК.
• Вивчення процесів іонізації в мас-спектрометричних методиках.
• Дослідження аддуктів (продуктів взаємодії) деяких лікарських препаратів та ДНК та їх компонентів.

Відділ ядерно-фізичних досліджень (зав. від. – акад. НАН України В.Ю. Сторіжко).

Напрямки діяльності:

• Дослідження процесів взаємодії прискорених іонів і електронів МеВ-них енергій з речовиною.
• Розробка ядерно-фізичних методів з субмікронною роздільною здатністю для досліджень складу і структури матеріалів.
• Створення електронних пристроїв та експериментального обладнання аналітичного прискорюючого комплексу.

Відділ квантової електродинаміки сильних полів (зав. від. – заслужений діяч науки й техніки України, проф. С.П. Рощупкін).

Напрямки діяльності:

• Вивчення електронного охолодження пучка важких іонів у магнітному полі з урахуванням впливу анізотропії температури електронного газу.
• Комп'ютерне моделюванню еволюції дефектної структури матеріалів ядерної енергетики.
• Квантова електродинаміка в сильних магнітних і лазерних полях.

Міжвідомча лабораторія фізичних методів аналізу руд (зав. лаб. – д.ф.-м.н. А.А. Вальтер).

Напрямки діяльності:

• Вивчення та використання наслідків природних нерівноважних процесів, що призводять до накопичення цінних видів корисних копалин, зокрема моноізотопної сировини.
• Розробка та впровадження нових технологій елементного та ізотопного аналізу руд, зокрема ядерно-фізичних методів аналізу.
• Отримання на базі цих розробок нових фундаментальних знань про Землю і Космос.

Науково-дослідний центр навчально-наукових приладів подвійного підпорядкування НАН і МОН України (зав. центру – к.ф.-м.н. Р.Ю. Лопаткін).

Напрямки діяльності:

Реалізація єдиної науково-технічної політики в галузі створення і виробництва навчальної та наукової техніки.
• Формування і реалізація програм з розроблення і виробництва навчальної та наукової техніки.
• Координація розроблення і впровадження сучасних зразків навчально-наукової техніки в загальноосвітніх, професійно-технічних та вищих навчальних закладах, наукових установах Національної та галузевих академій наук України.
• Проведення науково-дослідних робіт і розроблення зразків навчальних та наукових приладів нового покоління.

Підготовка наукових кадрів здійснюється через аспірантуру за спеціальностями: 01.04.01 – фізика приладів, елементів і систем; 01.04.02 – теоретична фізика; 01.04.16 – фiзика ядра, елементарних частинок і високих енергій; 01.04.20 – фізика пучків заряджених частинок; 03.00.02 – біофізика, та докторантуру за спеціальностями: 01.04.01 – фізика приладів, елементів і систем; 01.04.02 – теоретична фізика; 01.04.16 – фiзика ядра, елементарних частинок і високих енергій.

При ІПФ НАН України діє спеціалізована Вчена Рада з захисту кандидатських дисертацій за спеціальностями: 01.04.02 – теоретична фізика; 01.04.20 – фізика пучків заряджених частинок.

З метою формування резерву молодих науковців спільно з Сумським педагогічним університетом ім. А.С. Макаренко створено спеціалізовану кафедру для поглибленого вивчення студентами фізичних дисциплін за профілем досліджень Інституту.

На базі Інституту діє Міжвідомча наукова рада з наукового приладобудування при Президії НАН України, яку очолює директор Інституту академік Сторіжко В.Ю.

Інститут має тісні міжнародні контакти. Так Інститут прикладної фізики НАН України активно співпрацює з Європейським центром ядерних досліджень (ЦЕРН, Женева, Швейцарія), бере активну участь в теоретичних дослідженнях системи охолодження пучка антипротонів накопичувального кільця у рамках проекту ФАІР Європейського дослідницького центру іонів та антипротонів, співпрацює з МАГАТЕ ( Австрія) в рамках проектів “Використання ядерно-фізичних методів для характеризації та збереження артефактів культурної спадщини в європейському регіоні” та “Мікроаналітичні методи ядерної спектроскопії для моніторингу навколишнього середовища та матеріалознавства”, встановлені зв’язки з Об'єднаним інститутом ядерних досліджень (м. Дубна, РФ) по питанням зв’язаними з електростатичними прискорювачами і пучковими технологіями. Між Українським науково-технологічним центром та Інститутом підписано меморандум про співробітництво з метою дослідження та покращення довгострокової сталості Інституту.