北京大学创办于1898年，初名京师大学堂，1912年更名为北京大学。1913年秋北京大学数学门的招生，开启了中国现代高等数学教育的先河。
1952年秋，全国高等学校进行了院系调整。北京大学数学系与清华大学数学系、燕京大学数学系经调整后，组建了新的北京大学数学力学系。1969年力学专业在陕西汉中北京大学分校成立了力学系。1985年，概率统计专业独立成立了概率统计系。1995年，在数学系与概率统计系的基础上成立了北京大学数学科学学院。
数学科学学院下设五个系：数学系、概率统计系、科学与工程计算系、信息科学系和金融数学系，拥有三个本科生专业：数学与应用数学专业、信息与计算科学专业以及统计学专业。 北京大学数学研究所是教育部批准成立的研究单位，与数学科学学院紧密结合，形成院所结合的体制;数学科学学院还拥有“数学及其应用”教育部重点实验室、统计与信息技术教育部-微软重点实验室;国家教委的“高校数学研究与高等人才培养中心”也挂靠在数学科学学院。数学科学学院学科门类齐全，教学与科研并重，理论与应用并举，是具有重要国际影响的数学科学研究和人才培养基地。
1.基础数学专业
研究方向包括：代数、数论与代数几何、微分几何、拓扑、调和分析复分析、几何分析、常微分方程、动力系统、数学物理、偏微分方程及其应用。
2.计算数学专业
研究方向包括：科学计算、模型与软件。
3.概率论与数理统计专业
研究方向包括：概率论与随机过程、数理统计理论及应用、应用统计。
4.应用数学专业
研究方向包括：金融数学与精算学、密码学与信息安全、计算机软件和理论、信息处理、系统生物学。
5.信号与信息处理
研究方向包括：信息系统技术