H σχέση μεταξύ φυσικής και ιατρικής είναι άνω των 2000 ετών, με την πρώτη καταγεγραμμένη μέθοδο μέτρησης θερμοκρασίας, και αναμφισβήτητα την διαγνωστική απεικόνιση, που έγινε από τον Έλληνα γιατρό Ιπποκράτη (460-377 π.Χ.). Μετά την εφαρμογή ενός μεγάλου εμποτισμένου υφάσματος στο δέρμα του ασθενούς, ο ρυθμός με τον οποίο το στεγνωμένο ύφασμα στέγνωνε συσχετιζόταν με τη θερμοκρασία του δέρματος από κάτω. Η εφαρμογή της φυσικής στην ιατρική συνεχίστηκε, από τον Λεονάρντο Ντα Βίντσι (1452-1519) που πραγματοποίησε λεπτομερείς μελέτες στη μηχανική του ανθρώπινου σώματος και ανάπτυξε την αρχή του φακού επαφής, και μέχρι τον Michael Faraday που έδωσε διαλέξεις στο Νοσοκομείο του Αγίου Γεωργίου το 1835. Η βασική φυσική υπήρξε υποχρεωτικό μέρος της ιατρικής εκπαίδευσης στο Ηνωμένο Βασίλειο από τα τέλη του 19ου αιώνα.
Οι σύγχρονες εφαρμογές που εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σήμερα ξεκίνησαν στα τέλη του 19ου αιώνα, με την ανακάλυψη των ακτίνων Χ από τον Willhelm Röntgen, την ανακάλυψη της ραδιενέργειας από τον Henri Becquerel και όταν οι Pierre και Marie Curie ανακάλυψαν το ραδιο και απομονωμένα ραδιενεργά ισότοπα. Την ίδια εποχή, το 1896, ο Emil Grubbe ήταν πιθανώς το πρώτο άτομο που χρησιμοποίησε ακτινογραφίες θεραπευτικά, για υποτροπικά καρκίνωμα του μαστού. Το 1913, η πρώτη εργοδότηση φυσικού έγινε από ένα βρετανικό νοσοκομείο.
Στη σύγχρονη ιστορία της ιατρικής φυσικής, περίπου 20.000 ιατρικοί φυσικοί σε όλο τον κόσμο είναι πλήρως ενσωματωμένοι σε πολλές διαφορετικές νοσοκομειακές διαδικασίες. Στην ακτινοθεραπεία και στη βραχυθεραπεία, οι φυσικοί διασφαλίζουν ότι τα μηχανήματα είναι πλήρως λειτουργικά και σχεδιάζουν σύνθετα σχέδια θεραπείας για κάθε ασθενή. Επίσης, για την απεικόνιση ασθενών με CT και PET-CT, γίνονται η βελτιστοποίηση και οι μετρήσεις των δόσεων ακτινοβολίας.
Οι μη ιονίζουσες απεικονιστικές μέθοδοι, όπως η απεικόνιση με υπέρηχους και μαγνητική τομογραφία, βασίζονται επίσης σε φυσικούς για να διασφαλίσουν τη βέλτιστή τους λειτουργία. Η προστασία από την ακτινοβολία, για ασθενείς, προσωπικό και κοινό, είναι υψίστης σημασίας και αυτό επηρεάζει όλες τις πτυχές της εργασίας ενός ιατρικού φυσικού.
Ο μελλοντικός ρόλος των ιατρικών φυσικών είναι συναρπαστικός. Η ανάπτυξη αλγορίθμων (deep learning algorithms) προσφέρει τη δυνατότητα βελτίωσης και έγκαιρης διάγνωσης του καρκίνου. Η τρισδιάστατη εκτύπωση θα επιτρέψει την παραγωγή βοηθημάτων ακινητοποίησης και θεραπείας ειδικά για τον ασθενή ακτινοθεραπείας. Διάφορες τεχνικές φυσικής θα επιτρέψουν εξατομικευμένη μοριακή διάγνωση και θεραπεία. Θα υπάρξει μια περαιτέρω επέκταση της ακτινοθεραπείας χρησιμοποιώντας σωματίδια, καθώς η τεχνολογία γίνεται πιο προσιτή και συμπαγής. Και τα πρώτα σημάδια δείχνουν ότι η θεραπεία με ακτινοβολία FLASH θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά τις δόσεις ακτινοβολίας σε φυσιολογικούς ιστούς σε ασθενείς με καρκίνο.
Καθ’ όλη τη διάρκεια των μελλοντικών αλλαγών, οι οποίες είναι πιθανό να είναι σημαντικές, οι φυσικοί αναμένεται να διαδραματίσουν κεντρικό ρόλο στην ανάπτυξη αυτών των τεχνικών, διασφαλίζοντας ότι εφαρμόζονται βέλτιστα και διασφαλίζοντας ότι ο ασθενής αντιμετωπίζεται πάντα σε ασφαλές περιβάλλον.