理学院是2011年7月在原数理学院和化学与生命科学学院的部分专业整合的基础上成立的二级学院。现设有数学与应用数学、信息与计算科学、物理学、化学、化学工程与工艺5个本科专业，物理学（光源与照明方向）、数学与应用数学（金融方向）2个本科方向和工业分析与检验1个高职专业。其中，光源与照明方向与浙江山蒲照明电器有限公司共同举办。
拥有省重点专业——化学，省重点建设专业——数学与应用数学，校重点专业——物理学、信息与计算科学。省重点学科——基础数学，校级重点学科——函数逼近论、理论物理学、有机化学和应用化学，化工学科为与浙江大学共建学科。省级精品课程《分析化学》和《普通物理学》。校级精品课程《数学分析》、《复变函数》、《数字电路及实验》、《物理化学》和《有机化学》。
历史沿革理学院拥有一支结构比例合理、综合素质较高的师资队伍。现有教职工80余人，其中教授15人，副教授29人；具有博士学位的教师20人，40周岁以下专任教师均具有硕士学位；入选省“151人才工程”3人，省优秀教师1人，省高校中青年学科带头人4人，市“138人才”2人，享受国务院特殊津贴、省高校教坛新秀和市十大创新人物、丽水市专业技术拔尖人才各1人。现有在校学生1500余人。
近几年来，理学院教师在国际、国内学术刊物上发表研究论文1000余篇，其中在SCI源刊、国家一级期刊上发表学术论文300余篇，参加国家级项目，主持浙江省自然科学基金资助项目20项，浙江省科技厅项目8项。
设有基础物理、化学化工、计算数学三个实验室。其中基础物理实验室、化学化工实验中心已通过浙江省普通高校基础课教学实验室合格评估，是丽水学院重点实验室，化学化工实验中心2010年被确定为省级实验教学示范中心建设点。实验室面积近1万平方米，拥有电子束蒸发镀膜机、空间分布光渡计、光源光电色测试系统、激光拉曼光谱仪、300兆核磁共振仪、气相—质谱联用仪、气相色谱仪、高效液相色谱仪、红外光谱仪、原子吸收光谱仪等一批精密实验仪器以及近代物理、PASCO、化工原理、化工专业设备等大型仪器，实验仪器设备总值1400多万元。
办学条件与国内照明龙头企业——浙江山蒲照明电器有限公司开展校企共同办学，积极承担全市中小学在职教师岗位培训任务。以分析测试中心为平台，与纳爱斯集团和丽水绿谷生物药业合作，成立分析检测实验室；与丽水有邦化工有限公司、浙江南明化工有限公司和浙江寿尔福集团分别成立联合实验室，已初步形成了教学、科研、社会服务三者有机结合的体系。
我院学生在全国和全省各类学科竞赛取得了国家二等奖等优异成绩。2011年有38名毕业生考取浙江大学等著名高校硕士研究生。