Отдел люминесценции им. С.И. Вавилова (первоначально Лаборатория люминесценции) создана академиком С.И. Вавиловым одновременно с созданием ФИАН в 1934 г. В Отделе открыт эффект Вавилова-Черенкова (Нобелевская премия 1958 г.), создан первый отечественный лазер (чл.-корр. РАН М.Д. Галанин). Основные направления исследований Отдела люминесценции: фото- и электролюминесценция различных органических, неорганических и гибридных систем. Фундаментальные проблемы переноса энергии электронного возбуждения и зарядов в низкоразмерных системах (коллоидные квантовые точки разных составов и разной геометрии), в металлорганических комплексах. В настоящее время в Отделе люминесценции ведутся работы по получению наночастиц оригинальным методом в водной среде с акустическим воздействием, по разработке органических светоизлучающих устройств (OLED), по созданию эффективных детекторов ионизирующего излучения и др.