理学部下设3院2系，即海洋与地球科学学院、航空航天与力学学院、物理科学与工程学院、数学系和化学系。现有教职工491人，正高职称161人，副高职称151人。其中：在职院士2人，长江学者特聘教授4人，杰出青年科学基金获得者8人，国家千人计划4人，万人计划1人，青年千人计划4人，上海千人2人，国家级百千万人才工程2人，国家级教学名师1人。
理学部设有本科专业11个：数学与应用数学、统计学、应用化学、化学工程与工艺、应用物理学、光电信息科学与工程、工程力学、飞行器制造工程、地质学、地球物理学、海洋资源开发技术。有数学、物理学、化学、力学、海洋科学、地球物理学一级学科博士点和博士后流动站各1个，数学、物理学、化学、光学工程、化学工程与技术、海洋科学、地球物理学、地质学、地质资源与地质工程、地质工程领域、力学、航空宇航科学与技术等一级学科硕士点12个，光学工程领域、化学工程领域专业学位硕士点2个，教育技术学二级学科硕士点1个。应用统计专业学位硕士点于2014年撤销。
理学部拥有海洋地质和工程力学2个国家重点学科；基础数学和凝聚态物理2个国家重点（培育）学科；固体力学和地质工程2个上海市重点学科；有国家工科物理基础课程教学基地和国家工科数学基础课程教学基地2个国家级教学基地。有国家重点实验室1个：海洋地质国家重点实验室。有国家级实验教学示范中心2个：国家级力学实验中心、国家级虚拟仿真实验教学中心。有省部级重点实验室4个：上海市复合材料结构和力学实验室、先进微结构材料教育部重点实验室（国防类）、上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室、上海市化学品分析、风险评估与控制重点实验室。上海市工程技术研究中心1个：上海宝石及材料工艺工程技术研究中心。校内国际合作联合实验室3个：深海科学国际合作联合实验室、海底过程研究协同创新中心、纳米声子学国际合作联合研究中心。
理学部各院系正围绕国家重大战略需求和科学前沿问题，积极探索与国际接轨的知识创新模式，营造一流的学术环境和氛围，努力培育和发展具有国际竞争力和同济自身特色的理科。
