理学院的前身是西安石油学院基础课部，组建于1958年。先后开设过“物理师资”、“化学师资”、“英语师资”、“外贸英语”等专业。随着学校学科建设和发展，人文社会科学、化学化工、体育、外语等机构和专业先后分出独立成为系部，基础课部成为只负责全校公共课和基础课中的数学和物理类课程讲授的系部。
为了适应学校发展的需要，基础课部于 2000年1月改部设系，成立信息科学系，并于当年招收“信息与计算科学”、“网络与多媒体技术”等专业，2001年开始招收“电子信息科学与技术”专业，2002年开始招收“应用物理学”专业，并成为学校重点建设的新兴交叉学科的院系之一。
2003年3月，根据学校建设大学的格局规划，又组建了理学院，依托数学、物理学科，结合信息技术、计算科学、微电子学、光学、网络与多媒体技术等理论，培养在科研、光电子、信息技术、通信、计算机、电子工程、多媒体设备应用、以及高等院校等信息学科领域从事信息分析与处理、科学工程计算、计算机应用、软件开发与设计等工作的高级人才。2004年，“物理电子学”硕士点招生。2005年开办“光信息科学与技术”和“数学与应用数学”专业。
师资力量雄厚，教师教风严谨。
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