理学院是中国计量大学历史最悠久的学院之一。理学院的前身是学校基础部和基础科学教育分院，2000年8月更名为文理学院；2003年根据专业设置需要，正式成立理学院。

       学院现有数学、物理学两个一级学科，同时作为仪器科学与技术学科登峰行动共建学院，与计量测试与仪器学院共建仪器科学与技术学科。数学学科下设应用数学、计算数学、运筹学与控制论、概率论与数理统计四个二级学科，物理学下设理论物理、凝聚态物理两个二级学科。数学学科为浙江省一流学科（B类），应用数学学科为浙江省“十一五”、“十二五”重点学科。学院在仪器科学与技术学科招收博士生，在数学（一级硕士点）、数据分析学（中外合作办学硕士项目）、电子科学与技术、电子信息、仪器科学与技术等领域进行硕士研究生招生。