本系課程以培養光電研究與技術人才為教育目標。為達成此目標，課程以光學為主軸，訂有基礎、進階與應用之課程，以培養能將光學知識結合物理、電機、材料與生醫等學門知識以發展跨領域應用的研究人才，提升我國在學術、國防與工業方面之光電科技研究水準。本系大學部課程之設計，除了使本系學生能獲得基礎的理工教育外，特別加強光學知識與技能的訓練，使學生能全方位掌握光電的內涵，為將來投入光電產業或光電研究打下良好基礎。研究所則以各方向之光學專業研究為根本，配合光電科學的最新發展，打下良好的學術基礎，加強學生理論與實作研究能力。

本系大學部規定之必修課程包括：光電科技概論、計算機概論、工程數學、電磁學、電路學、電子學與電子學實驗、近代物理、光學、光電半導體物理、光電科學與工程專題、光電工程概論、光電實驗、光學實驗，以及光學設計等深入各光電領域之專業課程。其中光電科技概論於大一開授，可讓新生對光電領域有基本的認識，以幫助其於二、三年級順利進入光電專業課程；選修課程則以加強數理與實驗技能及專業光電課程為主，供學生依學習興趣深入學習。研究所課程則不採正式分組，配合光電科學的最新發展，打下良好的學術基礎，加強同學們理論與實作研究能力。專業必修課程包括傅氏光學、幾何光學、晶體光學、干涉光學、雷射物理、光學實驗等課程，依碩博士班差異略做調整，選修課程則包含不同研究方向之專業課程供選學生選擇。