理學院 各學系之創設係採取"以所建系"的策略，前階段則著重於數學、自然及地球相關的基礎科學。數學與自然基礎科學是理學院的根本學門，而與地球相關的地震學乃針對台灣嘉南地區特殊天然環境的需求而選設，並有意使該研究所成為本學院之另一特色。

數學系 在「數學為科學之母」的理念下，最早設立並迅速發展成為本校規模最完備的學術單位。自創系以來，數學系在微分方程、應用數學、代數與數論、分析與幾何及統計等領域的學術研究上已建立相當良好的基礎及水準。數學系之教學系理論與應用並重，以建立學生之正確數學觀念及分析能力，使其將來充份發揮潛能。近年來，在不分組的架構下，特別規劃應用數學、統計科學、物理科學、資訊科學以及管理科學等學程，與現有數學課程互相配合，以利學生未來多元化的生涯規劃。

物理系與化學暨生物化學系 具有明顯的共同點：為提升我國的科學水準和配合國家的產業升級，積極建設基礎與應用科學兼備的人才培育中心。

物理系的研究發展以凝態材料物理、光電物理、表面物理、原子光學及雷射冷卻、理論及計算物理等五領域為特色。其在教學實驗方面，已建立了現代化設備的普通物理、電磁、近代物理、光學及應用電子學等教學實驗室。同時，預計於2018年8月開始建立物理系雙軌制課程，打破傳統被動教學，以議題為導向，激發學生主動自我學習，訓練團隊合作，進行課程公開討論，強化論述及成果發表能力。

化學暨生物化學系 乃以合成化學、分析化學、光譜學和理論計算化學等基礎研究，朝向新材料科技及生物相關科學技術的研究領域發展。目前該系已具有現代化的大型普通化學、有機化學、分析化學、物理化學教學實驗室及公用儀器室，各實驗室皆具備國內最完整之安全措施及抽氣排水設施。設備方面除有配合各教學課程所需之儀器外，尚有兼具研究用途之多樣重要儀器。該系已積極跨院系整合參與「奈米生物檢測科技研究中心」，將致力於應用奈米材料生物檢測的研究與發展，以期成為本校的另一特色。同時，為培養學生主動學習的精神，以及發展學生高階知識應用及思考能力。化學暨生物化學系積極開發製作《普通化學實驗》課程實驗原理及操作示範的多媒體數位化教材、建構開放式《普通化學實驗》課程教學網站及臉書社群，以「翻轉教室」教學方式配合實驗實作，提供學生多元學習管道與樣式。

地震研究所 成立的主要目的係加強對南台灣的地震進行測勘和研究，目前在理論、觀測和應用等領域已建立研究基礎，並有地球物理學方面的研究配合，而成為南台灣重要的地球科學教學與研究中心。為明確整合地質與地球物理之研究領域，並應用於環境問題上，教育部核准本校成立地球與環境科學系，並於2002年8月開始招生。其教學研究特色係以整合各學科的研究方法來加強學生在基礎科學及計算機方面的能力，同時培養學生視地球環境為一整體，永續性的觀念，並藉由學生實際參與野外調查及各種儀器運用的經驗，有效地培育地球科學領域之基層人才。

生物醫學科學系 的設立使本學院之規模完備，其以加強生物科技教育與研究，配合現今生技產業需求，培養生命科學領域之人才，期望學生在生命科學各領域內平衡發展，並引導學生了解最新生物科技的發展方向，以奠定學生未來從事生技產業之根基。

理學院的永續發展以教學與研究為支柱，並視二者為一體之兩面，其互動可使人才培育之成效相益而彰顯。是故，本學院除在科學知識的傳授過程中，不斷強調克盡職責，並以提升學生的學習興趣和品質為理念來自我要求之外，在研究上更秉持塑造最佳研究環境的理念，以期研究活力能夠延續且績效能夠顯現。

隨著生物技術的普及與醫療資源的需求，物理、化學等科系的學生也需要建立基礎生物醫學概念。由跨領域基礎科學實作課程，讓基礎生醫技術成為學生的第二專長，以培養往後從事研究發展的潛能。本學院於2017年規劃開設跨領域基礎科學實作技術模組化微課程，整合先進製程技術、奈米檢測技術、生醫影像技術及環境地質檢測技術等各系特色實驗課程內容，開展跨系專業領域結合之管道，打造資源共用跨領域知識與技能的教學實驗平台。並鼓勵學生組織跨領域之研究團隊，從生活周遭找出問題，以 Project Based Learning 的方式、跨領域的廣度來解決問題。從跨領域專題中，培養學生主動學習的態度、增廣學生的見識、培養跨領域溝通與合作的能力與經驗。

二十餘年來，本學院教師的學術研究表現已在學術界受到相當程度的肯定。除了以現有的基礎積極延續中正大學理學院的願景，未來將規劃成立科學教育中心，設置「科普廣場」，藉由本學院的自然科學教學與研究資源，提供一個備有先進的視聽設備的開放場域，舉辦普及性的科學講座及論壇，並協助辦理校內外各類型的科學教育活動。以及，提供雲嘉南地區學校科展輔導，辦理科學活動，協助教育弱勢地區扎根基礎科學教育，提升學生科學素養。