理学院由数学系、物理系、物理实验教学中心、数学实验教学中心、光子学与生物医学研究中心、应用数学研究所、近代物理研究所、认知神经动力学研究所、核技术应用研究所、激光物理与量子调控研究室组成。
数学系具有一级学科博士学位授予权和一级学科硕士学位授予权，物理系具有二级学科博士点和一级学科硕士点。
理学院现有教职工145人，其中专任教师120人；在校本科生720人，博士、硕士研究生150人。理学院有“长江学者奖励计划”特聘教授1人，国家优青1人，上海千人计划2人，其中全职外籍上海千人1名，全国优秀教师1人，中科院百人计划1人，上海优秀学科带头人1人，浦江人才4人，晨光计划3人，启明星计划2人，扬帆计划3人。另有一批国内外著名学者担任我院兼职教授和名誉教授。专任教师中正副教授70余名，博士生导师15人，有博士学位的教师占比约90%，有一年以上出国进修经历的教师占比约为70%。
数学一级学科主要研究方向为：
算子代数和算子理论，运筹学与其应用，图论，偏微分方程，金融数学，计算数学
物理学一级学科主要研究方向为：
光学，理论物理，计算物理，凝聚态物理
理学院拥有高等数学、线性代数、数学模型、概率论与数理统计、离散数学、大学物理及实验、热学、光学8门上海市精品课程；
数学分析、高等代数、复变函数与积分变换、电磁学、计算物理、现代传感技术与应用6门上海市重点课程。
理学院承担面向全校本科生和研究生的大面积教学。其中本科生大面积课程有高等数学、线性代数、大学物理及实验等，研究生大面积课程有数理统计、最优化方法、应用偏微分方程、有限元基础，微分方程数值方法（全英文）等18门研究生课程。
理学院开展多层次的创新教育活动。每年都有一批学生参加国家级、上海市级大学生创新实验计划。学生参加中国和美国数学建模比赛、全国大学数学竞赛、全国物理学术竞赛以及全国部分地区大学物理竞赛等，获得了可喜的成绩。自2000年以来，我们在美国大学生数模竞赛中共获得特等奖一项，特等奖提名奖两项，一等奖23项；在全国大学生数模竞赛中获得全国一等奖24项，二等奖57项；上海市一等奖90项。自2011年开始，我校本科生代表队参加“中国大学生物理学术竞赛”，获得国家级二等奖7项、单项奖2项。2013年开始参加“上海市大学生物理学术竞赛”，获得上海市级一等奖5项、单项奖1项、二等奖6项、三等奖1项。一位教师获得全国大学生数学建模竞赛优秀指导教师奖。
近几年来，教学与科研人员承担科技部、教育部、国家自然科学基金以及国际和地方合作等一批科研项目。近五年主持国家自然科学基金基金55项，上海市项目15项。理学院有一批优秀的年轻教师，他们的成果分别发表在Nature，Science等国际学术期刊。2018年，理学院获上海市自然科学成果二等奖一项，三等奖一项。自2000年共获得上海市教学成果一等奖3次。丰硕的教学和科研成果、频繁的国内外学术交流，使理学院的教学和科研学术水平在国内外同行中声誉卓著，为高素质人才培养奠定了坚实的基础。
理学院认知神经动力学研究所王如彬教授担任主编的《Cognitive Neurodynamics》杂志由Springer出版社出版，该杂志在2018年SCI影响因子达1.828。
理学院和美国西弗罗里达大学、休斯敦大学、英国贝尔法斯特女王大学、邓迪大学、斯克莱德大学和德国吕贝克建立了3+1和3+x交流项目。其中美国休斯敦大学的3+1项目，学生可以获得华东理工大学学士学位以及休斯顿大学硕士学位。
理学院已毕业的一部分本科生赴国外著名大学继续深造，如哈佛大学、耶鲁大学、杜克大学、哥伦比亚大学、康奈尔大学、英国帝国理工大学、苏黎世联邦理工大学等，涉及的学科研究方向为数学、信息工程、物理、生物信息学（基因诊断等）。
近五年学生就业率（包括升学）达98%以上，就业方向为物理、数学和交叉学科等，具体涉及：生物信息学（基因诊断等）、金融统计、银行、微电子行业、信息工程行业等。就业去向主要有公务员、国内外高校、学术研究机构以及国际知名企业，如：微软、IBM、Facebook、普华永道、毕马威（KPMG）、安永（EY）、雀巢（中国）、中国平安等。部分同学自主创业，并取得了一定成果。