冶金物理化学与材料化学研究所主要从事冶金及其过程、材料及其制备过程的物理化学基础理论与技术开发研究。研究所现有教师20人，其中博士生导师8人，教授12人，副教授8人。目前研究所所长是王接喜教授。已承担国家重点科技攻关项目、“973”项目、“863”项目、国家科技支撑计划、国家自然科学基金项目、湖南省科技重大专项30余项，获得国家科学进步奖2项，省部级科技奖20余项，多项成果获得大规模工业应用，孵化了包括湖南杉杉、湖南中伟在内的一批上市科技企业，在国内外学术和产业界产生了较大的影响。承担冶金工程、新能源材料与器件专业的本科生、研究生基础/专业课的教学工作，每年培养博/硕士研究生约30人。
中南大学冶金物理化学学科创建于1959年，是我国首批冶金物理化学学科获批高校之一，奠基人是中国科学院学部委员(院士)、原中南矿冶学院院长陈新民教授。1960年开始招收研究生，1981年获首批博士学位授予权，1994年设立博士后科研流动站，1998年获首批一级学科博士学位授予权，2000年被评为湖南省重点学科。历经半个世纪的建设和发展，研究所已成为我国冶金物理化学学科研究和高层次人才培养的重要基地之一。目前，研究所主要有以下研究方向：冶金（电池）电化学、电化学储能材料与器件、功能材料冶金物理化学、计算冶金物理化学、清洁冶金与污染治理。
（1）冶金（电池）电化学：建立先进电化学研究方法，构建新型电化学体系，研究冶金（电池）中的电化学现象，阐述电化学反应机理。重点研究铁镍铬合金/锌系列合金/非晶态材料/纳米晶体材料的电沉积、阴极铜质量控制等冶金电化学过程，锂镁铝等活泼金属的非熔盐电解提取理论方法，以及储能电池界面反应机理、调控机制及其原位电化学表征技术。
（2）电化学储能材料与器件：研究储能材料构效关系，建立储能材料可控制备理论方法，开发储能材料低成本制备技术并推广应用，探究储能材料工况条件下的结构与界面演变规律；构建储能器件设计理论方法，开发高性能储能器件，阐述其热量与质量的传递行为，搭建器件运行状态预测理论模型，保障储能器件稳定、安全地工作。
（3）功能材料冶金物理化学：根据目标材料的性能需求，在不对金属元素进行深度分离的情况下，直接制备功能材料，实现低品位资源的短流程高值化利用；重点开展镍钴资源制备锂离子电池多元正极材料、钛铁矿制备磷酸铁锂与钛酸锂、矿石/盐湖锂资源制备电池级碳酸锂与锂复合负极材料等方面的应用基础研究工作。
（4）计算冶金物理化学：利用计算化学方法和冶金物理化学理论，对冶金及材料制备过程中的平衡热力学、反应机理、物质构效关系等进行计算。主要包括基于密度泛函理论的第一性原理计算（物质构效关系的建立、反应产物筛选及预测、实验计算相互验证、反应机理推测）、基于牛顿经典力学的分子动力学模拟（湿法冶金的微观动力学模拟、高温熔体结构演变的微观动力学模拟）、冶金过程的数值模拟。
（5）清洁冶金与污染治理：铜湿法冶金过程杂质控制及产品高质量化，盐湖中锂、镁的高效清洁提取理论与技术，冶金过程高毒砷的去除与无害化技术，氧化铝清洁生产工艺开发与絮凝剂制备技术，金的高效富集与纯化理论与方法，有色金属资源循环理论与工艺，冶金废弃物、硫铁矿烧渣综合利用，硫氧化物、氮氧化物催化转化基础理论与技术。
