Տիեզերական ճառագայթների հետազոտությունները Հայաստանում սկսվել են դեռևս 1943 թվականին՝ Արտեմ և Աբրահամ Ալիխանյանների նախաձեռնությամբ։ Այդ ժամանակից ի վեր հետազոտությունները շարունակվում են ԱԱԳԼ-ի Նոր Ամբերդ և Արագած բարձր լեռնային գիտական կայաններում (ծովի մակերևույթից 2000 մ և 3200 մ բարձրությունների վրա), ինչպես նաև Երևանում։ ՏՃԲ-ն պաշտոնապես ձևավորվել է որպես ԱԱԳԼ-ի կառուցվածքային բաժին՝ համատեղելով երկարամյա գիտական փորձը ժամանակակից հետազոտական մեթոդների հետ։ ՏՃԲ ուսումնասիրում է տիեզերական ճառագայթների ֆիզիկայի բազմաթիվ ասպեկտներ՝ ներառյալ Երկրի մթնոլորտում մասնիկների արագացման երևույթները ամպրոպների ժամանակ։ Բաժինը հիմնել է մասնիկների դետեկտորների միջազգային ցանցեր՝ տիեզերական եղանակի և արև-երկիր փոխազդեցությունների ուսումնասիրության նպատակով։
Արագածի Տիեզերական միջավայրի կենտրոնում տեղակայված սարքավորումները գրանցում են չեզոք և լիցքավորված մասնիկների երկրորդային հոսքերը՝ ապահովելով մշտադիտարկման տվյալներ 24/7 ռեժիմով։ ՏՃԲ-ի գիտական բազան պարունակում է երկրորդային մասնիկների մշտադիտարկման ամբողջական տվյալներ, որոնք համակցվում են միջազգային այլ կայանների բազաների հետ։ Բաժնի նախաձեռնությամբ ստեղծվել է SEVAN (Space Environment Viewing and Analysis Network) ցանցը՝ տարրական մասնիկների դետեկտորների միջազգային համակարգ, որը նպաստում է տիեզերական եղանակի պայմանների ուսումնասիրությանը և վտանգավոր տիեզերական փոթորիկների կանխատեսմանը։ Առաջին չորս SEVAN դետեկտորները տեղադրվել են Հայաստանում՝ Երևանում և Արագածի լանջերին (1000–3200 մ բարձրությունների վրա)։ Ներկայում ցանցը գործում է նաև Խորվաթիայում, Բուլղարիայում, Գերմանիայում, Չեխիայում, Սլովակիայում և Հնդկաստանում։ 2009 թվականից Արագածի կայանը տարեկան գրանցում է ավելի քան 100 էլեկտրոնների, գամմա ճառագայթների և նեյտրոնների հոսքերի ավելացումներ՝ կապված ամպրոպային ակտիվության հետ, որոնք գիտական գրականության մեջ հայտնի են որպես Ամպրոպային Վերգետնյա Աճեր (ԱՎԱ)։
Հ.Վարդապետյանի անվան փորձարարական ֆիզիկայի բաժանմունք
ԱԱԳԼ-ի (Երևանի ֆիզիկայի ինստիտուտ) Փորձարարական Ֆիզիկայի Բաժանմունքի (ՓՖԲ) գործունեությունը սկսվել է 1967 թ.-ին, երբ գործարկվեց 6 ԳէՎ էներգիայով Երևանի էլեկտրոնային սինքրոտրոնը։
Ս.Մատինյանի անվան Տեսական ֆիզիկայի կենտրոն բաժանմունք
Խորհրդային տարիներին Երևանի ֆիզիկայի ինստիտուտի տեսական ֆիզիկայի բաժինը Հայաստանում տեսական ֆիզիկայի կենտրոնն էր՝ հիմնադիր, երկարամյա ղեկավար, պրոֆեսոր Սերգեյ Մատինյանի գլխավորությամբ։
Կոսմոլոգիայի և աստղաֆիզիկայի կենտրոն բաժանմունք
ԱԱԳԼ կոսմոլոգիայի և աստղաֆիզիկայի կենտրոնում իրականացվում են հետազոտություններ նվիրված տիեզերագիտության ոչ գծային խնդիրներին, դինամիկական համակարգերի վարքագծի ուսումնասիրությանը և մեքենայական ուսուցման ալգորիթմներով տվյալների մշակմանը:
Քվանտային տեխնոլոգիաների կենտրոն բաժանմունք
ԱԱԳԼ քվանտային տեխնոլոգիաների բաժանմունքը ստեղծվել է 2022 թվականին: Բաժանմունքի աշխատակիցները զբաղվում են քվանտային տեխնոլոգիաների տեսական հաշվարկներով, իսկ հետազոտությունների արդյունքները տպագրվում են առաջատար գիտական պարբերականներում։
Հաշվողական ֆիզիկայի և տեղեկատվական տեխնոլոգիաների բաժանմունք
ԱԱԳԼ Հաշվողական Ֆիզիկայի և Տեղեկատվական Տեխնոլոգիաներ բաժինը իրականացնում է աշխատանքներ երկու հիմնական ուղղություններով․ հաշվողական ֆիզիկա և տվյալների վերլուծություն (գիտական գործունեություն), հաշվողական և ցանցային ռեսուրսների մշակում ու սպասարկում (ծրագրատեխնիկական գործունեություն):
Ֆիզիկայի կիրառական հետազոտությունների բաժանմունք
Կիրառական ֆիզիկայի հետազոտությունների բաժինը հետազոտություններ է իրականացնում նյութագիտության ոլորտում: Բաժնի նպատակային ուղղություններից մեկը ճառագայթման (էլեկտրոնային, պրոտոնային փնջերի) ազդեցության ուսումնասիրությունն է նյութի ֆիզիկական, օպտիկական և կենսաբանական հատկությունների վրա:
Իզոտոպների հետազոտման և արտադրության բաժանմունք
Իզոտոպների հետազոտման և արտադրության բաժինը հիմնադրվել է 2010 թվականին: Բաժինը զբաղվում է բժշկական նպատակներով ռադիոակտիվ իզոտոպներ արտադրելու տեխնոլոգիաների ստեղծմամբ և մշակմամբ, ինչպես նաև արտադրական գործընթացի կազմակերպմամբ: