理學院是以理為主、理工結合的研究型、多科性、開放式學院，于2003年7月由數學、應用物理、化學工程三系合并而成，現設有應用數學、應用物理、應用化學3個系和材料物理與化學、凝聚態物理、光信息科學、應用數學、高分子、高速鐵路新材料等6個研究所�，F有1個全國重點學科、1個省部級重點學科、7個博士點（含共建2個）、19個碩士點（含共建4個）、9個本科專業，并有6個省部級重點實驗室和2個陜西省實驗教學示范中心。學院教學與科研實驗面積23000平方米，學�；A及其應用研究、本科生和研究生教學的重要基地。
學院師資隊伍實力雄厚——現有教職工188人，其中中國工程院院士1人，“長江學者”特聘教授3人，教授、副教授100余人，博士生導師30人，國家級突出貢獻專家5人，省級師德標兵1人，省級教學名師2人，國家杰出青年基金獲得者3人，“中國青年科技獎”獲得者1人，國家“百千萬人才工程”1人；新世紀百千萬人才工程國家級人選2人；“教育部新世紀優秀人才計劃”6人；“翱翔”學者1人，“翱翔”名師3人。
學院教育教學成果顯著——建院以來獲得國家級和省級教學成果獎23項，其中國家教學成果二等獎1項，建有2個省級實驗教學示范中心，1個原國防科工委重點建設專業，高分子材料與工程、應用物理學、數學與應用數學等3個陜西省名牌專業，陜西省特色專業1個，有2個項目入選國防科工委“十一五”國防特色學科專業教材立項建設， 8門“陜西省精品課程”。
學院科學研究碩果累累——“十五”以來承擔各類科研項目150多項，其中承擔“863”、“973”高科技計劃、國家自然科學基金、國家“921工程”、省部級基金、國際研究合作等科研項目近150項，科研經費連年遞增，2006年達890萬元，2007年達1300萬元， 2008年達1700萬元。國家自然基金項目數大幅增加，2008年立項國家自然基金13項。“十五”以來，共獲國家和省部級以上科技獎23項，其中國家自然科學獎（國家四大獎之一）二等獎1項，實現了學校該獎項零的突破，國家技術發明獎1項，國防科技獎5項，教育部自然科學獎1項，陜西省科學技術獎15項。授權發明專利40余項；被國際三大重要索引收錄論文1400余篇，在國內外一流及重要學術刊物上發表論文近3000余篇。尤其是被三大索引之首SCI收錄的論文篇數2005年排名全校第一，2004、2006、2007、2008年均排名全校第二。
科學研究自成體系，特色鮮明。一是形成了結合國防需求進行應用數學研究的特色，設有“計算力學、計算材料學以及復雜流體模擬的科學工程”、“非線性隨機動力系統分析”、“圖形、圖像處理”、“應用概率統計”和“偏微分方程理論及應用”和“圖理論及對策論”等研究方向；二是形成了探索自然科學原理、進行高水平基礎研究的特色，設有“空間材料科學”、“智能材料科學”、“材料表面與界面物理”和“光學信息獲取及光電混合處理新技術”等研究方向；三是形成了面向“三航”領域進行新材料應用基礎和工程化研究的特色，設有“結構/功能樹脂基復合材料”、“高性能工程塑料與加工工程”、“生物醫用高分子材料”、“功能高分子”、“精細有機化學品” 和“環境水處理”等研究方向。這些特色為學院實現“建設一個強大的理科”宏偉目標和建設高水平研究型理學院奮斗目標奠定了堅實基礎。
學院人才培養精英輩出——學院堅持全面推進素質教育，大力培養優秀拔尖人才。學院在校學生2100余人，其中本科生1400人，碩士生、博士生700余人。建院以來已為國防科技事業和國民經濟建設輸送了各類高級專業人才4000余名，其中博士98人，碩士近1000人，畢業生深受用人單位歡迎。解文軍教授的博士學位論文被評為全國百篇優秀博士論文，另有4名博士和教師獲得德國洪堡基金，學院所有實驗室為本科生開放，本科生獲得“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽獎11項。
學院國際合作快速發展——學院國際合作和學術交流活動活躍，相繼與美、俄、英、法、德、瑞、日、韓等國家的10余所高校和科研機構建立了長期穩定的合作關系。