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理學部下設3院2系，即海洋與地球科學學院、航空航天與力學學院、物理科學與工程學院、數學系和化學系。現有教職工491人，正高職稱161人，副高職稱151人。其中：在職院士2人，長江學者特聘教授4人，杰出青年科學基金獲得者8人，國家****4人，萬人計劃1人，青年****4人，上海千人2人，國家級百千萬人才工程2人，國家級教學名師1人。

理學部設有本科專業11個：數學與應用數學、統計學、應用化學、化學工程與工藝、應用物理學、光電信息科學與工程、工程力學、飛行器制造工程、地質學、地球物理學、海洋資源開發技術。有數學、物理學、化學、力學、海洋科學、地球物理學一級學科博士點和博士后流動站各1個，數學、物理學、化學、光學工程、化學工程與技術、海洋科學、地球物理學、地質學、地質資源與地質工程、地質工程領域、力學、航空宇航科學與技術等一級學科碩士點12個，光學工程領域、化學工程領域專業學位碩士點2個，教育技術學二級學科碩士點1個。應用統計專業學位碩士點于2014年撤銷。

理學部擁有海洋地質和工程力學2個國家重點學科；基礎數學和凝聚態物理2個國家重點（培育）學科；固體力學和地質工程2個上海市重點學科；有國家工科物理基礎課程教學基地和國家工科數學基礎課程教學基地2個國家級教學基地。有國家重點實驗室1個：海洋地質國家重點實驗室。有國家級實驗教學示范中心2個：國家級力學實驗中心、國家級虛擬仿真實驗教學中心。有省部級重點實驗室4個：上海市復合材料結構和力學實驗室、先進微結構材料教育部重點實驗室（國防類）、上海市特殊人工微結構材料與技術重點實驗室、上海市化學品分析、風險評估與控制重點實驗室。上海市工程技術研究中心1個：上海寶石及材料工藝工程技術研究中心。校內國際合作聯合實驗室3個：深海科學國際合作聯合實驗室、海底過程研究協同創新中心、納米聲子學國際合作聯合研究中心。

理學部各院系正圍繞國家重大戰略需求和科學前沿問題，積極探索與國際接軌的知識創新模式，營造一流的學術環境和氛圍，努力培育和發展具有國際競爭力和同濟自身特色的理科。