浙江大学前身“求是书院”，创办于1897年，是中国最早创办的新式高等学堂之一。1901年以后几易其名，至1928年正式定名为“国立浙江大学”。浙江大学理学院是“国立浙江大学”最早成立的学院之一。国内外许多著名学者如竺可桢、陈建功、苏步青、谷超豪、程民德、李政道、王淦昌、卢嘉锡、王猷、涂长望、陈立等都在院内任教或就读于本院。

1998年9月15日经国务院批将浙江省原来同根同源的四所大学合并组建成新的浙江大学。1999年7月9日，浙江大学宣布了新的学院组建方案，在原浙江大学数学系、物理学系、化学系、地球科学系、原杭州大学数学系、物理学系、化学系、资源与海洋工程学系（部分）和心理学系，原浙江农业大学基础课程部，原浙江医科大学基础医学院（部分）的基础上，成立了浙江大学理学院。

理学院是浙江大学规模最大的学院之一，从本科教育到研究生教育，从理论研究到实际应用开发，理学院参与了学校各个方面、各个层次的教育和教学工作。因此，对于把浙江大学建成一所具有一流水平的综合性大学，理学院肩负着重大使命。

理学院有雄厚的科研、师资力量，科研人员近五年来承担科研项目650多项，其中国家级235项，省部级220多项，出版专著90多部，论文3500多篇，其中国际三大检索系统SCI、EI、ISIP论文990多篇，获国家奖9项，省部级奖78项。

现任院长我国核物理学家贺贤土院士矢志继承一贯的求是学风，努力使学院面向未来、面向世界。