2011年5月，學校整合數學、物理和化學學科資源，成立理學院。2018年7月，學校成立材料科學與工程學院，材料物理和材料化學從理學院剝離。2021年12月，化學學科整體劃轉化學化工學院。2024年7月，學校決定成立中國石油大學(華東)數學與統(tǒng)計科學研究院，掛靠理學院。目前，理學院設有“7系1中心”：基礎數學系、計算數學系、應用數學系、數據科學與統(tǒng)計系、基礎物理系、應用物理系、光電科學與工程系、物理實驗中心；同時設有4個業(yè)務單位：理科實驗班管理辦公室、國際事務辦公室、大學生理科創(chuàng)新中心、數學實驗中心；以及學院辦公室、教學科研辦公室。主要承擔面向全校的數學類、物理類公共基礎課的教學任務，同時承擔數學類、物理類等專業(yè)的本科生和研究生培養(yǎng)工作。

理學院現(xiàn)有教職工203人，其中教師166人。教師中教授15人，副教授84人；具有博士學位148人；博士生導師14人，碩士生導師70人。擁有教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃1人；泰山學者青年專家3人；青島西海岸新區(qū)優(yōu)秀青年人才1人，青島市優(yōu)秀教師1人；學校教學名師2人，青年教師人才建設工程骨干教師10人，拔尖教師2人。

理學院數學和物理學科分別于2023年1月、2025年1月進入ESI前1%。有2個交叉學科博士點：應用數學與能源數據科學、能源物理科學與技術；有4個碩士學位授權一級學科：數學、物理學、光學工程、統(tǒng)計學；2個專業(yè)學位授權領域：應用統(tǒng)計學、光電信息工程；5個本科專業(yè)：數學與應用數學、信息與計算科學、應用物理學、光電信息科學與工程、數據科學與大數據技術，其中應用物理學專業(yè)為國家級特色專業(yè)、國家級一流專業(yè)建設點，信息與計算科學、數學與應用數學、光電信息科學與工程專業(yè)為省級一流專業(yè)建設點。2023年光電信息科學與工程專業(yè)通過工程教育專業(yè)認證。

理學院現(xiàn)有省級實驗教學示范中心1個；山東省大數據人才培訓示范基地1個，山東省數據開放創(chuàng)新應用實驗室1個，青島西海岸新區(qū)重點實驗室1個。國家級一流本科課程6門：近代物理實驗、高等數學、數學文化、數學分析、大學物理、大學物理實驗。；省級一流本科課程9門：大學物理、大學物理實驗、高等數學、數值計算方法、電動力學、概率論與數理統(tǒng)計、光學機械基礎及2門虛擬仿真實驗課程；省級精品課程9門：高等數學、大學物理、概率論與數理統(tǒng)計、大學物理實驗、數值計算方法、理論物理、普通物理學、近代物理實驗、高等電動力學（研究生）；省級思政示范課程3門：高等數學、大學物理、數學物理方法（研究生）。省級一流教材4本：《數值計算方法》《高等數學（第二版）》《大學物理實驗》《物理實驗教程——近代物理實驗（第2?版）》。省級教改項目25項（研究生3項），省級教學成果獎5項（研究生1項）。省級研究生教育優(yōu)質課程建設項目6項，省級專業(yè)學位研究生教學案例庫項目7項。

近5年，學院理共承擔各類科研項目210余項。國家級項目24項，其中國家自然科學基金項目15項；省部級項目51項，其中山東省自然科學基金項目48項。第一作者發(fā)表論文770余篇，被SCI收錄論文620余篇，JCR分區(qū)一區(qū)論文90余篇，二區(qū)論文230余篇。授權發(fā)明專利41項。獲省部級科研獎勵8項。

理學院秉承“惟真惟實 明理篤學”的人才培養(yǎng)理念，積極營造良好育人環(huán)境，學生培養(yǎng)碩果累累。目前在校生1877人，其中本科生1534人（含理科實驗班375人），研究生369人（古鎮(zhèn)口校區(qū)6人）。近五年，學院組織本科生參加科技活動達萬余人次，獲省部級以上獎勵3000余項。申報獲得大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目國家級、省級項目88項，校級項目451項。獲得山東省優(yōu)秀博士學位論文3篇，優(yōu)秀碩士學位論文10篇。近年來，榮獲中國大學生自強之星1人（盧珊珊）、中國大學生自強之星提名獎1人（包長榮）、全國100名勵志成長成才優(yōu)秀學生1人（胡愛芹）、入選《人民日報》全國本?？粕鷩要剬W金代表名錄1人（吳彥達）、入選團中央“青年大學習”領學人1人（張曉冉）、山東省先進班集體4個（12級實驗班、15級實驗班、17級實驗班、19級實驗班）、山東高校十大優(yōu)秀學生1人（胡愛芹）、山東省優(yōu)秀學生干部13人、山東省優(yōu)秀學生26人。 學生升學率保持50%以上。

理學院與美國、英國、新加坡、香港等國家和地區(qū)開展學術交流與合作，扎實推進優(yōu)秀本科生、研究生的對外交流和培養(yǎng)工作。與新加坡國立大學、英國曼徹斯特大學、德國亞琛工業(yè)大學等15所國外高校開展2+2雙本科、3+1+1/4+1.5本碩研究生聯(lián)合培養(yǎng)及直碩項目。理學院實施“教學立院、人才興院、學術強院”戰(zhàn)略，致力于在基礎教學和科研方面達到國內同類院校較高水平，致力于培養(yǎng)更多適應社會發(fā)展的高層次應用型人才，致力于建成高水平特色教學研究型學院。