兰州理工大学理学院的前身为创建于1958年的基础课教学部，1998年更名为基础科学系，2002年理学院成立。学院现设数学、物理、力学3个教学部，应用数学系、应用物理系、工程力学系3个专业系，以及物理、力学、数学3个实验中心。其中物理与力学实验中心为省级实验教学示范中心。学院还设有“工程力学研究所”、“应用数学研究所”、“运筹与控制研究所”、“凝聚态物理研究所”、“理论物理研究所”、“物理电子学研究所”和“功能与环境材料研究所”等研究机构。