同济大学理学部成立于1937年，是同济大学的下设学部，下设5个学院，即海洋与地球科学学院、航空航天与力学学院、数学科学学院、物理科学与工程学院、化学科学与工程学院。

1937年，同济大学成立理学院。同年8月13日，由于抗日战争爆发同济大学师生被迫六度搬迁，先后辗转浙江金华、江西赣州、广西八步、云南昆明。

1940年，理学院随同济大学来到四川宜宾李庄古镇。

1946年，全校师生返回上海，重建同济大学。

1948年8月，理学院拥有化学、数学、物理、动物、植物5个系。

1951年，华东地区开始对高校院系进行调整，同年9月，同济大学奉华东教育部指示，理学院的动物系和植物系全体师生及必要之图书、设备并入华东师范大学。

1952年7月，全国院系调整，同济大学理学院的数学、物理、化学3系分别并入复旦大学、华东化工学院和华东师范大学。同济大学理科停办。

1958年，同济大学重建理科，成立数理力学系。

1972年，华东师范大学海洋地质专业调入至同济大学。

1975年，在海洋物探专业的基础上成立海洋地质系。

20世纪70年代末，理科建设得以加强，先后重建物理系、化学系、数学系和力学系。

1998年7月，同济大学重建理学院，重建后的理学院下设数学系、物理系、化学系、工程力学与技术系、海洋地质与地球物理系、声学研究所6个单位。

2002年5月，学校成立海洋与地球科学学院，撤销海洋地质与地球物理系。海洋与地球科学学院为独立二级学院，与理学院分离。

2004年1月，学校撤销理学院工程力学与技术系，成立航空航天与力学学院。此时，理学院下设3系1所，即应用数学系、物理系、化学系和声学研究所。

2005年7月，学校撤销理学院，成立同济大学理学部。学部下设3系2院1所，即数学系、物理系、化学系、海洋与地球科学学院、航空航天与力学学院和声学研究所。

2010年12月，理学部成立同济大学基础科学高等研究院。

2012年9月，撤销物理系，成立物理科学与工程学院。声学研究所划归物理科学与工程学院。

2016年5月，撤销化学系，成立化学科学与工程学院。7月，撤销数学系，成立数学科学学院。

下设5个学院，设有本科专业11个。

有教职工548人，正高职称177人，副高职称157人，其中正高职称教师占比为32%，副高职称为29%。其中：在职院士2人，杰出青年科学基金获得者19人，国家自然科学基金优秀青年科学基金获得者4人，国家重大研究计划（重点研发计划）4人，“万人计划”教学名师1人，万人计划科技创新领军人才7人，万人计划青年拔尖人才1人，上海领军人才5人，上海市优秀学术（学科）带头人计划16人，国家级教学名师1人，国家级教学团队2个。

中国科学院院士：汪品先、王世绩

中国工程院院士：李同保

有2个国家级教学基地，2个国家级实验教学示范中心。

国家级特色专业：工程力学

国家级教学基地：国家工科物理基础课程教学基地、国家工科数学基础课程教学基地

国家级实验教学示范中心：国家级力学实验中心、国家级虚拟仿真实验教学中心

有6个博士后科研流动站，6个一级学科博士点，12个一级学科硕士点，1个二级学科硕士点，2个国家重点学科，2个国家重点学科（培育）以及2个上海市重点学科。

博士后科研流动站：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：数学、物理学、化学、力学、海洋科学、地球物理学

一级硕士点：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

二级学科硕士点：教育技术学

● 重点学科

国家重点学科：海洋地质、工程力学

国家重点学科（培育）：基础数学、凝聚态物理

上海市重点学科：地质工程、固体力学

国家自然科学基金委创新群体2个，科技部重点领域创新团队1个，教育部创新团队2个，国家重点实验室1个，省部级重点实验室3个，上海市工程技术研究中心1个，校内国际合作联合实验室。

国家重点实验室：海洋地质国家重点实验室。

省部级重点实验室：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：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：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