物理化学实验室是内蒙古师范大学化学系在五十年代末招收本科生开始筹建，六十年代初正式启用。是化学系较早建立的实验室之一，现有实验室是1964年投入使用，在文革期间一度关闭，1977年恢复高考招生后于1980年重新组建，经四十年的使用和建设，已形成了一定规模的现代化实验室，它包括结构化学实验室和化工基础实验室。
物理化学实验室现有总面积384.77平方米，实验用各种仪器设备800.00元以上183台（套），金额达102.98万元,200.00——800.00元的仪器设备45台（套），金额达2.16万元，实验台共十个，金额达20 万元。实验室根据实验内容：设“热化学实验室”、“电化学实验室”、“动力学实验室”“热力学实验室”“结构实验室”“化工基础实验室”等六个实验分室及两个“准备室”。
物理化学实验室主要承担化学与环境科学学院蒙汉本科生、专科生、函授后期本科、函授专科生的物理化学实验，同时承担部分本科生的毕业论文或毕业生设计实验任务，也是教师科学研究的场所。
物理化学实验室实行实验室主任责任制，由具有高级职称的教师担任，现有实验室主任一名，实验员一名。实验指导教师由物理化学教研室的所有教师轮流担任。实验指导教师中教授（博士）一名，副高八名，其中博士两名，讲师二名（在读硕士）。因此在年龄、职称、层次、结构、力量上是比较完善和合理的。