物理所在立足基础前沿研究的同时，充分发挥科技资源和人才优势，积极开展面向国家战略需求和国民经济主战场的应用基础研究及高新技术研究。90年来，不仅在世界科技前沿领域取得了一批具有世界影响力的重大成果，也在国家战略必争的若干领域实现了重大突破。
钕铁硼永磁材料是物理所科技成果转化的一个典范。
1984年2月，物理所磁学室研究员王震西带领由磁学室203组、中科院电子所稀土磁钢组组成的联合攻关组，经过多年的探索和试验，成功研制出中国第一块磁能积达到38兆高奥的第三代稀土永磁材料——钕铁硼永磁材料。此时距日本住友特殊金属株式会社（2004年更名为NEOMAX株式会社）宣布成功研制一种新型钕铁硼永磁材料，及美国通用汽车公司几乎同时宣布制成钕铁硼永磁材料的时间相差仅几个月。
这项成果的面世，标志着中国正式成为国际上少数几个研制出第三代稀土永磁材料的国家之一。
锂离子电池是物理所面向国家发展清洁能源的重大需求积极开展的产业化项目。陈立泉院士带领的团队在锂离子电池等相关领域近30年坚持不懈的研究，形成了深厚积累，并取得重大突破，一些创新电池技术已经实现了产业化。
从1990年代物理所锂离子电池研究获得关键性突破，1998年成立北京星恒公司，2003年成立苏州星恒电源有限公司，2008年搭载星恒电池的混合动力汽车服务于北京奥运。一路走来，苏州星恒已成为国内第一个轨道交通锂电池供应商和产量最大的轻型车用动力锂电池企业，也是欧洲三大电动自行车电池供应商之一。
物理所自1999年开始碳化硅晶体生长研究工作，在攻克晶体生长关键技术并获得高质量晶片之后，率先在国内走出了碳化硅晶体的产业化之路。2006年9月，物理所以专利出资入股，携手上海汇合达投资管理有限公司及新加坡吉星蓝光半导体有限公司，成立了北京天科合达蓝光半导体有限公司。2008年9月完成产品中试，可小批量生产SiC产品。2009年2月批量对外销售高质量SiC晶片。
2014年，物理所与天科合达公司联合研制出6英寸碳化硅单晶衬底，达到国际先进水平。2015年，经历多次融资后，公司进行了股份制改造，更名为北京天科合达半导体股份有限公司。2017年4月实现在新三板挂牌。
物理所自1997年设置飞秒激光技术研究方向以来，相继开展了飞秒激光产生、放大、同步、频率扩展及相位锁定等系列研究工作，取得了多项具有国际水平的成果。
针对长期以来我国超短脉冲激光设备从国外大量进口的局面，以及超快探测、精密测量、精细加工等众多应用领域对超短脉冲激光的持续需求，自2012年，依托科技部国家重大科学仪器开发专项“先进飞秒激光设备的产业化开发和应用”，物理所组织力量着手研发具有我国自主知识产权的高稳定实用超快激光设备，并试图通过工程化及产业化示范，形成小批量生产能力，以解决这类设备的产业化问题。
2014年，物理所以专利技术作为无形资产与物理所控股公司北京物科光电技术有限公司共同注册成立“盐城物科光电技术有限公司”，迈出了推进飞秒激光设备国产化开发和应用的第一步。
物理所在开展基础科学前沿探索和技术积累的同时，积极服务于企业和社会。
杜小龙研究员团队在银及铜催化化学刻蚀工艺方面持续开展攻关研究，在深刻揭示绒面结构形成机理的同时，实现对绒面结构的精确调控，开发出单晶倒金字塔制绒及多晶类倒金字塔制绒等原创性工艺，申请了16项相关专利。2016年，深圳石金科技股份有限公司与物理所就16项有关黑硅制绒方面的专利及保密技术达成转让协议，成交额500万元，并委托物理所300万元的横向开发项目，以进一步推动技术产业孵化。
截至2017年底，物理所共有全资、控股、参股企业13家，其中全资资产管理公司1家，科技型企业10家。为进一步促进科技成果转移转化，规范经营性资产投资和运营管理，物理所于2017年10月成立全资资产管理公司——北京物科发展科技有限公司。该公司的成立，将有利于实现事企分离，强化资产管理的规范化，明确经营管理人员的责权利，促进物理所经营性资产良性循环，从而最大程度实现国有资产的保值与增值。
随着经济社会的发展，中国已处在转变发展方式、优化经济结构的关键时期。创新是引领发展的第一动力，科研机构和高校肩负着引领科技创新，推动和促进我国产业转型、迈向全球价值链中高端的使命。科技成果转化作为现实生产力，一方面是科研机构和高校的社会职责，同时也是优化自身循环，推进长远发展的内在动力。
未来，物理所将继续致力于推动科技成果的应用，推进研究所基础研究和成果转移转化的协同发展，为打通创新链上下游的有机衔接作出新的贡献。