Кафедра оптики и спектроскопии имеет богатую историю. Она была основана в 1949 г. на базе лаборатории спектрального анализа и рентгенкабинета кафедры общей физики. В разные годы руководство кафедры осуществляли выдающиеся ученые, специалисты в различных областях науки и техники. Первым руководителем кафедры была профессор В.М. Кудрявцева (1949-1959гг.), специалист по люминесценции кристаллофосфоров. В этот период кафедра оптики и спектроскопии проводила научные исследования по эмиссионному спектральному анализу, люминесценции и рентгенографии (Ю.М. Сайченко, Н.С. Мендаков, А.П. Котельников).

Большой вклад в развитие кафедры оптики и спектроскопии внес доцент П.П. Полатбеков, который был заведующим кафедрой с 1950 по 1970 годы. Все основные работы по спектроскопическим методам исследования состава и свойств веществ в этот период были выполнены под его руководством. Он был научным руководителем многих молодых специалистов и аспирантов, защитивших кандидатские диссертации (И.А. Жуков, А.В. Жеребенко, К.Б. Джуманов, Д.Г. Мухамбетов), автором первого учебника по оптике и учебного пособия «Оптические спектры» на казахском языке.

С 1970 по 1978 г.г. заведующей кафедрой была к.ф.-м.н., доцент Х.К. Сарсембаева, под руководством которой выполнялись научные исследования по люминесценции кристаллофосфоров и получению детекторов на их основе. Она уделила большое внимание развитию материально-технической базы и улучшению качественного состава преподавателей.

С 1978 по 1987 гг. кафедрой руководил доктор физ.-мат. наук профессор И.Л. Генкин, занимавшийся проблемами небесной механики и динамики звездных систем. Свои исследования (в соавторстве с Л.П. Осипковым) он обобщил в учебной монографии «Введение в динамику звездных систем».

С 1994 по 1996 годы кафедрой заведовал к.ф.-м.н., профессор К.Б.Жуманов, который уделял большое внимание методическому обеспечению преподавания общих курсов, читаемых на кафедре.

С избранием в 1997 году заведующим кафедрой оптики и физики плазмы, д.ф.-м.н., профессора – ныне академика НАН РК Баимбетова Ф.Б., специалиста в области физики плазмы на кафедре начаты научные исследования по физике плазмы и взаимодействию импульсных потоков плазмы с материалами. По результатам научных исследований, проводимых под руководством Баимбетова Ф.Б. защищены четыре докторские диссертации: Рамазановым Т.С. (1995 г.), Джумамухамбетовым Н.Г. (1997 г.), Архиповым Ю.В. (2003 г.) и Ибраевым Б.М. (2006). В 2008 г. защищена докторская диссертация Джумагуловой К.Н. (научный консультант проф. Рамазанов Т.С.), а в 2010 г. защищены докторские диссертации Давлетовым А.Е., Жукешовым А.М. Кроме того, защищены 24 кандидатских диссертации по физике плотных газов и плазмы.В результате широкого привлечения выпускников разных лет к научно-исследовательской работе, в настоящее время профессорско-преподавательский состав кафедры пополнился докторами, кандидатами наук и докторами PhD.

С 2004-2018 г.г. заведующим кафедрой был д.ф.-м.н., профессор Ю.В. Архипов. Научные интересы – исследование динамических процессов в лабораторной и космической плазме. Под руководством Юрия Вячеславовича защищены 3 кандидатские диссертации и три диссертации доктора PhD.

Заведующая кафедрой с 2018 года кандидат физико-математических наук, профессор Коданова С.К. Обладатель Государственной премии Республики Казахстан в области науки и техники имени Аль-Фараби 2015 года.  Профессор читает общие и специальные курсы на кафедре,  руководит дипломными работами студентов, магистерскими и докторскими диссертациями. Научные интересы: Моделирование процессов в физике плазмы. Имеет более 100 научных публикаций.