Факультет был основан 8 февраля 1819 года. В этот день императором Александром I был подписан указ, предписывавший создание (а точнее, воссоздание) Санкт-Петербургского университета в составе трёх факультетов: физико-математического, историко-филологического и философско-юридического.
1820 год, 2 марта: Физико-математический факультет разделен на два разряда: физико-математический и естествоиспытательский.
1839 год: При физико-математическом факультете начинает функционировать Реальное отделение (по 1853 год), имевшее задачей подготовку преподавателей технических дисциплин для высших технических учебных заведений.
1877 год: По инициативе профессора И. М. Сеченова физико-математический факультет регламентировал для естественного отделения следующие самостоятельные специальности: химия, биология, физиология и агрономия.
1916 год: Организовано химическое отделение физико-математического факультета.
1919 год: Д. С. Рождественский создал на факультете физическое отделение со своим Учёным Советом и отдельным учебным планом[2].
1929 год, 18 июня: Постановлением СНК РСФСР на базе химического отделения физико-математического факультета создан химический факультет.
1930 год, май: На базе биологического отделения физико-математического факультета организован биологический факультет.
1930 год, 28 июня: Геологическая специальность физико-математического факультета передана в Ленинградский горный институт (в сентябре 1931 года преподавание геологических дисциплин возвращено в Университет, а в 1932 году создан геологический факультет[3]).
1931 год, 28 апреля: Постановлением народного комиссариата просвещения в университете введена новая структура: упразднены все факультеты, отделения и кафедры (за исключением социально-экономических), а вместо них организованы 8 секторов подготовки кадров — математиков и механиков, физиков, геофизиков, географов, почвоведов и ботаников, физиологов, зоологов, химиков.
1932 год, сентябрь: Принято решение о возврате Университета к факультетской системе.
1933 год, 14 апреля: В процессе воссоздания факультетской структуры в Университете на базе физического отделения физико-математического факультета приказом ректора №191 создан физический факультет[2].