理学院起源于零陵师范高等专科学校数学与计算科学系和物理系，2015年学校在原数学与计算科学系、物理与电子工程系的基础上组建成立理学院，学院目前设有数学与应用数学（师范）、物理学（师范）和信息与计算科学三个专业。

学院师资力量雄厚，现有教职工59人，其中教授12人，副教授15人，博士17人，专任教师47人；湖南省杰出青年基金获得者1人，121人才工程入选者1人，湖南省青年骨干教师5人，湖南省优秀教师2人，湖南省高校青年教学能手4人。近年来，学院教师承担国家自然科学基金资助项目8项，湖南省自然科学基金等省部级项目50余项，在PNAS、IEEE Transactions on automatic Control、Nanotechnology等国际权威刊物发表论文220余篇，其中SCI检索120余篇，EI检索30余篇，CSCD检索20余篇，出版专著2部，出版《数学分析》等教材5部，获湖南省自然科学奖一等奖1项，湖南省教学成果三等奖4项，全国教学创新大赛国家三等奖1项，省级教学类比赛一等奖5项。

学科建设和专业建设势头强劲。数学学科为校级应用特色学科，物理学科为校级应用特色学科培育学科，“高性能计算与智能信息处理”为学校学科创新团队建设点，数学与应用数学专业为湖南省一流专业、湖南省特色专业，物理学专业为校级重点建设专业，信息与计算科学专业为校级综合改革试点专业。

实验教学科研平台资源齐全。现有18个物理实验室、4个计算科学实验室和6个材料科学实验室。物理实验室主要包括近代物理实验室、PASCO实验室等，面积约1300平方米；计算科学实验室分别为数据分析实验室、数学建模实验室、数据挖掘实验室和科学计算与信息处理实验室，面积约500平方米;材料实验室主要包括材料制备实验室、材料力学实验室、材料改性与表征实验室等，面积约600平方米。

  学院现有学生1300余人，近年来在各类大学生学科竞赛上累创佳绩，共获得省级及以上学科竞赛奖励120余项，其中全国数学建模竞赛国家二等奖5项、全国数学竞赛决赛国家三等奖1项，学生发表学术科研论文30余篇，获立项省级及以上大学生创新创业项目、大学生研究性学习和创新性实验计划项目等30余项，连续多年毕业生就业率达92%以上。80余年来，培养了中国工程院院士欧阳晓平为代表的各类人才2万余人。