Basée à Toulouse, elle a été créée en janvier 2021. FERMI est rattachée au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), à l'Université Paul Sabatier (UPS) et à l'Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse (INSA). Elle regroupe environ 180 chercheurs et enseignants-chercheurs, 90 ITA/BIATSS et 120 doctorants, soit presque 400 personnes.

Elle remplace l'IRSAMC (Institut de recherche sur les systèmes atomiques et moléculaires complexes, FR2568) et la FPMC (Fédération de physique de la matière condensée, FR2008). FERMI vise à renforcer sur le site toulousain les activités de recherche dans les domaines de la physique et de la chimie théoriques, des systèmes quantiques atomiques et moléculaires, de la nanophysique et la nanochimie, de la physique du solide, des matériaux et nanomatériaux et de la physique sous conditions extrêmes (champs magnétiques intenses, très basses températures etc.).

La Fédération regroupe les six laboratoires de recherche suivants :

• CEMES Centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales, UPR 8011
• LCAR Laboratoire collisions, agrégats, réactivité, UMR 5589,
• LCPQ Laboratoire chimie et physique quantiques, UMR 5626,
• LNCMI Laboratoire national des champs magnétiques intenses, UPR 3228
• LPCNO Laboratoire de physique et de chimie des nano objets, UMR 5215,
• LPT Laboratoire de physique théorique, UMR 5152