理學院前身為台北帝國大學理農學部，1928年帝大創校之初，此學部包含化學與生物兩個理學科，以及農學及農藝化學兩個農學科。1945年，抗戰勝利後，政府接收臺北帝大，理學院正式成立，當時設有化學系、地質系、動物系與植物系。其中，生命科學領域於2003年併入生命科學院。目前理學院共有7系、4所，相關教學研究涵蓋基礎科學(數學、物理、化學)、地球科學(地質、地理、大氣、海洋)及社會科學(心理、地理)三大領域，另有7個院級研究中心。2016年另將成立氣候變遷與永續發展國際學位學程。
學院目標
培育基礎科學、地球科學與社會科學之專業研究人才。強化課程規劃與內容，延攬優秀師資，提升教學水準，並以多元化課程激發學生學習興趣，奠定學生堅實之科學研究基礎。充實教學與研究設備，提昇教學與研究水準及國際競爭力，邁向世界一流之學術單位。加強國際學術交流，鼓勵師生參與國際學術活動，以提昇國際知名度。鼓勵教師跨學門、跨領域之合作研究，共同利用資源，激發新構想，邁向尖端科技研究之領域。
學術研究
以開創新興研究領域為發展策略，並符合國家整體發展、社會需求與國際潮流為依歸。理學院整體之學術表現耀眼，各領域表現均扮演國內之領航角色，而部分領域更已站上國際百大，甚至前50排名。相關研究課題包括：臺灣西南海域天然氣水合物能源資源調查與評估、臺灣地體動力研究計畫、心智神經科學、老人心理學研究、跨國生活滿意度研究、天然氣水合物研究、黑潮發電、高能物理實驗與粒子物理理論、宇宙背景幅射測量、微中子天文學、尖端凝態物理、原子分子與光學物理、奈米光學、化學生物學領域、功能性材料之設計與合成、生醫化學與科技、分子結構與影像技術、永續科技、劇烈天氣、氣候變遷與地球系統研究等。
未來展望
持續推動課程改革，並定期檢討課程，強化基礎課程與應用課程的訓練，實習與實驗並重，奠定學生研究高級知識之基礎。積極推動整合型大型研究計畫，以提昇學術研究水準。加強研究所之質與量，為社會培育科學人才，帶動學術研究。加強學生輔導工作，強化導師功能，促進師生之良好互動及溝通效果，以達到互相激勵之目的。持續檢討調整系所研究領域之分組，開發新的研究領域，以配合國家社會及符合系所發展之需要。
