理学院下设数学系、应用物理系、应用化学系、生命科学与工程系，并建有哈工大生物工程研究所、现代光学研究所、数学研究所、应用数学研究所、仿真算法研究所、实验物理中心、辐射与材料研究中心、稀土材料工程中心、化学实验中心、晶体研究室、精细化工研究室、陶瓷化学研究室等。

理学院现有10个本科专业、16个硕士学位授权点和4个博士学位授权点，其中光学学科为国家重点学科，并设有"非线性光学信息处理"国家重点专业实验室、国家工科基础课程教学基地。全院现有教职工303人，其中教授72人，（博士生指导教师45人,基础学科带头人9人），副教授102人。现有学生二千余人。

理学院不仅培养从事科学前沿基础理论与应用基础理论研究的理科人才，还培养创造性地运用科学技术理论解决工程实际问题的理工结合型人才，因此其毕业生越来越受到国内外知名企业的青睐，研究生人才更是供不应求。近年来，理学院发表学术论文1000余篇，四分之一以上的论文被SCI、EI和ISTP检索。理学院每年都要承担国家自然科学基金项目、省部级项目和横向课题数十项，多项研究成果获得国家自然科学奖、国家发明奖和国家科技进步奖，一批高科技成果实现了商品化、产业化，产生了很大的社会效益和经济效益。

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