下設數學與系統科學系、物理系、技術物理研究所和學員大隊四個單位。現有十五個學位授權點，分屬理、工兩大學科門類，涉及五個一級學科。其中物理學、工程力學、套用數學、計算數學、系統分析與集成具有博士學位授予權，物理學、工程力學按一級學科招收博士。原子與分子物理為國家重點學科，套用數學、計算數學、工程力學為湖南省重點學科。物理、數學、工程力學均設有博士後流動站。
國防科學技術大學理學院師資力量雄厚，學院在編教學科研人員100餘人，其中具有博士學位40餘人，博導16人，聘請院士做兼職博導4人。年齡結構較為合理，其中36歲至40歲的青年教師30餘人，41至55歲的中年教師50餘人。擁有全國百篇優秀博士論文作者4人（另有提名2人），國家“百千萬人才工程”第一、二層次人才2人， “芙蓉學者”1人，全國優秀教師2人，全軍優秀教師5人，全國“三八”紅旗手2人。8人次獲軍隊院校育才獎金獎，19人次獲銀獎，2人進入“高性能計算”國家創新團隊，5人入選新世紀人才計畫，4人進入湖南省首批121人才工程，1人獲國家傑出青年科學基金支持。
國防科學技術大學理學院自2003年以來派出赴外進修、學習、交流、訪問團組58餘人次。經過多年的建設與發展，學院學術隊伍中堅力量突出。
