理学院的科研，处于世界先进水平，个别成果更达世界领先水平，屡获殊荣。理学院更拥有一流师资，所有教授都拥有博士学位，全部为博士生导师，并来自世界知名学府。他们知识广博，经验丰富，具备国际视野，致力培育人材。重要科研成果包括:
生物化学系
张明杰教授，于2007年获颁中国科学界最高荣誉“
国家自然科学奖”二等奖，以表扬他的杰出研究成就。他成功阐释脑细胞讯息传递的过程，为治疗诸如中风之类的神经退化疾病的药物开发，提供了研发基础。目前医学界尚未有治疗中风的药物。
物理学系王宁教授获
华人物理学会颁授2006
亚洲杰出成就奖。王教授于2000年在科大成功观察到全球最细、直径只有0.4纳米的单壁纳米碳管，为纳米碳管的研究作出重大贡献。这项研究成果被中国科学院和中国工程院院士推举为当年全球十大科技成果之一。其后他与同僚汤子康教授共同发现纳米碳管具超导性。
化学系韩利强教授（Prof. Richard Haynes）与德国著名的拜耳公司成功研制出高疗效、低成本的抗疟疾新药青蒿砜，这项研究获全球化学领域的权威学术期刊《应用化学》选为2006年3月20日的封面专题。
生物化学系主任叶玉如教授，于2004年3月荣获有“女性诺贝尔奖”之称的“L'OREAL·联合国教科文组织世界杰出女科学家成就奖”，成为获此殊荣的首位香港女科学家和第二位中国女科学家。
理学院注重因材施教及学生的全面发展，为学生提供多元化教育。成绩卓越并有志从事研究的同学，从一年级春季学期开始，已经可以在教授及研究生的指导下，在实际环境中培养对科研的兴趣。此外，数学系及物理学系分别培养了香港数学奥林匹克参赛队伍及首支香港世界物理奥林匹克参赛队伍，为香港夺取金、银奖牌。
除本科课程外，学院亦鼓励学生多参与课外活动，藉以扩阔视野活跃思维，发掘及发挥自我潜能。活动包括本地，内地及海外的短期实习，导师计划及本科课题研究等。2006及2007年的寒假及暑假，学生在理学院的协助下，远赴美国，菲律宾, 斯里兰卡等地参加短期实习，体验当地生活。通过课外的学习生活，学生们更能丰富阅历，学以致用。
理学院与多间海外知名大学，建立了一个紧密联系的国际交流计划，为同学们提供该校以外的学习机会，体验海外学习生活模式。计划自1996年成立至今，已有多位内地同学参加，均获益良多，今后还将进一步扩大交换地区和名额。