哈尔滨工业大学理学院下设数学系、应用物理系、应用化学系、生命科学与工程系，并建有哈工大生物工程研究所、现代光学研究所、数学研究所、应用数学研究所、仿真算法研究所、实验物理中心、辐射与材料研究中心、稀土材料工程中心、化学实验中心、晶体研究室、精细化工研究室、陶瓷化学研究室等。
理学院现有9个本科专业、11个硕士学位授权点和4个博士学位授权点，其中光学学科为国家重点学科，并设有"非线性光学信息处理"国家重点专业实验室、国家工科基础课程教学基地。全院现有教职工388人，其中教授64人，（博士生指导教师26人，基础学科带头人8人），副教授104人。现有学生一千余人。
理学院不仅培养从事科学基础理论与应用基础理论研究的理科人才，还培养创造性地运用科学技术理论解决工程实际问题的理工结合型人才。随着社会经济的进步与发展，人们越来越认识到自然科学在高新技术、工程乃至经济发展中的重要地位，社会对理科人才的需求日益增加。理学院毕业生一直很受用人单位的欢迎，就业渠道极其宽广，几乎涵盖所有行业。理学院特别注重学生综合素质与能力的培养，别具一格的活动让学生乐在学中，广阔的锻炼舞台让学生受益终生。理学院还设有斋藤和雄等专项奖学金。
由于扎实的理科基础，理学院学生同样受到国外知名大学的青睐，到国外深造的学生越来越多。理学院与国外许多高校、研究所有广泛的交流合作。每年来自世界各地的许多校的理、工学院保持着密切的联系。
近年来，理学院发表学术论文800余篇，四分之一以上的论文被SCI、EI和ISTP检索。理学院每年都要承担国家自然科学基金项目（2001年共承当国家自然科学基金8项）、省部级项目和横向课题数十项，多项研究成果获得国家科技进步奖，一批高科技成果实现了产品化、产业化，产生了很大的社会效益和经济效益。
