1952年，华南工学院建校之初成立了数学教研室， 1958年建立工程数学系并开始招生；

1960年，力学教研组併入，改名为数理力学系，设套用数学、计算数学、套用力学三个本科专业。

1977年，恢复高考并招收77、78级数学师资班（着名数学家侯一钊是其中的杰出代表），数学力学和工程力学两个专业同时招生，在基础上于1979年成立数学力学系；

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1981年，获得基础数学硕士学位授权点；

1987年，分别成立了套用数学系和工程力学系；

2002年，套用数学系、套用物理系、套用化学系合併为理学院。

2008年，新成立的理学院涵盖：数学与物理两个大类。

2014年，分别独立开成立物理与光电学院与数学学院。

近5年以来，学院科研业绩逐步提升，共主持承担各类科研项目231项，其中，国家自然科学基金项目68项，省部级项目55项，师均项目数为2.47。2013-2018年共发表研究论文691篇，SCIE收录论文549篇，占发表论文总数的79.5%；出版教材4部，专着5部；获批软体着作4项，授权发明专利2项；获广东省自然科学二等奖1项；2018年度我院进入ESI高被引论文14篇。

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经过多年的发展，特别是“985工程”建设，学院的办学条件有了很大的改善。学院拥有学生机房4个，拥有研究生导师工作室、青年教师工作室、研究类工作室、中心工作室、工科数学基地办公室、多媒体学术交流室、研究生工作室若干，总计1000多平方米。学院现有计算机564台，交换机19台，伺服器7台，软体1套。开通了WEB、FTPT和资料库伺服器，为教师科研提供了资源共享的平台。学院拥有105M2的图书资料室，共有图书6667册，英文黄皮书1838册；期刊88种，包括44种纯数学类期刊。丰富的藏书和网路资源极大地满足了师生的科研需求。

截至2019年12月，华南理工大学数学学院开设有4个本科专业。

截至2019年12月，学院有教职工106人，博士后工作站在站人员8人，其中专任教师92人，具有博士学位的81人，专任教师中有教授27人（其中二级教授6人、三级教授3人、博导19人）和副教授40人。有双聘院士、国家“杰青”、国家“优青”、国家“万人计画”教学名师、教育部新世纪优秀人才、省级教学名师、省级“千百十”人才工程、青年珠江学者、珠江科技新星、广东省特支计画青年拔尖人才等高层次人才近20人。

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截至2019年12月，华南理工大学数学学院拥有套用数学硕士点、计算数学硕士点、运筹学与控制论硕士点，套用数学博士点、数学硕士一级学科、数学博士一级学科、统计学博士一级学科；拥有数学一级博士后流动站。

其中数学与套用数学专业是国家级特色专业和广东省重点专业，信息管理与信息系统专业是广东省重点专业，办有数学与套用数学创新班；拥有数学一级学科博士点和博士后科研流动站，数学一级学科是广东省重点学科。

在人才培养方面，建有国家工科数学基础课程教学基地，拥有数学与套用数学国家级特色专业，在数学教学与实验方面进行多方面改革，注重学生数学套用能力和数学素质的培养，取得了显着成绩。近五年来，获国家级教学成果奖二等奖2项和省级教学成果奖一等奖3项及二等奖2项，入选国家级规划教材1部。在全国大学生数学竞赛和全国数学建模竞赛中成绩一直名列全省前列。现有本科生849人、硕士研究生159人、博士研究生61人，其中博士留学生3人。

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已毕业博士研究生38人中，获得全国优秀博士学位论文提名奖1人、广东省优秀博士学位论文奖4人和优秀硕士学位论文奖4人。近5年来公派出国联合培养博士研究生10人，硕士研究生60人；举办国际学术研讨会议3次和国内学术研讨会53次。先后邀请国内外专家700余人次来院访问讲学，其中菲尔兹奖获得者2人和院士14人。教师外出参加学术会议580余人次，公派出国访问、进修进行合作研究70余人次。