理学院的前身是湖州师范学院原数学系和物理系，2002年合并组建理学院，是目前湖州师院办学规模较大、办学水平最高的学院。学院下设数学、物理、信息三个系和一个省级物理实验教学示范中心。1994年开始招收本科生。现有数学与应用数学、物理学、信息与计算科学和科学教育四个本科专业，有全日制普通在校本科生近千人。
学院拥有校内一流的师资队伍。现有教职工69人，专任教师58人，截止到2007年12月，在岗教授15人，在岗副教授20人。在岗教师中，博士（含在读博士）24人（其中博士后3人，海归博士3人），40岁以下青年教师有硕士及以上学位者达100%。学院教学设施完善，实验室总面积达4600多平方米，实验室总资产800多万元，有基础物理、近代物理、数学建模、应用物理、创新设计等实验室。
学院拥有基础数学和理论物理两个省级重点学科。数学与应用数学专业和物理学专业均是省级重点建设专业。物理实验教学示范中心是目前本校唯一的省级实验教学示范中心。 学院现有省级精品课程5门，校级精品课程10门。在基础数学、理论物理两个省重点学科集聚了一大批省内外有影响的优秀学科带头人和学术骨干，具备了较强的科研实力和培养博士、硕士研究生的能力。
学院科研成果丰硕，有一大批论文在国内外权威学术期刊发表，获得国家、省各类科研资助项目多项。学院重视学术交流工作，多次主办或协办国际、国内大型学术会议和教学会议。每年都有多位中国科学院院士或国内外著名学者来学院访问、讲学。
以重点学科为本科教学的支撑，形成了独特的办学优势与特色，各专业本科生的培养质量显著提高。近四年来，许多学生考取省内外重点大学或科研院所的硕士研究生,也有部分学生直接考取了国外的博士研究生。在数学建模、大学生结构设计、高等数学、大学物理实验技能竞赛等国家和省内竞赛中，取得了优异的成绩。毕业生市场需求旺盛，深受用人单位欢迎。