Der konsekutive Studiengang mit dem Abschluss 'Master of Science' in Physik wird seit dem Wintersemester 2008/09 angeboten. Bewerbungen auf dieses Studium können zweimal jährlich -sowohl zum Sommer- als auch zum Wintersemester- online an der Universität Hamburg abgegeben werden. Im Mittelpunkt dieses an das Bachelorstudium anschließenden Studiengangs steht die Forschung.
Der Studiengang gliedert sich in eine Vertiefungsphase und eine Forschungsphase.
Die einjährige Vertiefungsphase dient des Ausbaus der Kenntnisse in mindestens zwei Forschungsbereichen. Diese entsprechen den Forschungsschwerpunkten des Fachbereichs.
In der insgesamt ebenfalls einjährigen Forschungsphase wird der Studierende in einer Forschungsgruppe arbeiten. Diese Phase schliesst mit einer halbjährigen Masterarbeit als wissenschaftlicher Höhepunkt des Studiums ab.