哈尔滨工业大学理学院下设数学系、物理系、化学系，并建有哈工大现代光学研究所、数学研究所、应用数学研究所、仿真算法来自研究所、物理实验中心、凝聚态科学与技术研究所、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。