哈尔滨工业大学理学院下设：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。

理学院现有9个本科专业、11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388人，其中教授64人，博士生指导教师26人，基础学科带头人8人，副教授104人。现有学生一千余人。