新的理学院成立于2022年6月，以原国防科学技术大学理学院为主体调整组建。学院承担着3大主要任务∶一是长沙校区数理公共基础课程教学；二是理学学科专业人才和专业相关联合作战保障人才培养，相关专业军官、文职人员培训；三是自然科学的前沿基础研究，军事需求前沿的应用基础研究和理工交叉研究。

学院下设2个处、4个系、1个研究所、1个研究中心以及2个学员大队。现有数学、物理学、系统科学、力学4个一级学科博士学位授权点，化学、核科学与技术等6个一级学科硕士学位授权点，应用统计、资源与环境2个硕士专业学位授权点，数学与应用数学、物理学、化学、生物技术、量子信息科学、核工程与核技术、武器系统与工程、应用统计学8个本科专业。其中，原子与分子物理为国家重点二级学科，数学、物理学、系统科学、力学4个学科为湖南省重点学科。拥有4个博士后科研流动站，1个国家级虚拟仿真实验中心、1个教育部首批虚拟教研室。物理学、化学进入国际基本科学指标（ESI）排名前1%。在全国第四轮学科评估中，系统科学位列A+，数学、物理学位列B+。

学院拥有一支高水平的师资队伍，教学成果突出，有数学和物理2个国家级公共基础课程教学团队；有国家“万人计划”人才1人，国家级教学名师2人，全国模范教师1人，全国优秀教师1人，军队院校育才奖金奖获得者11人，“国家百千万人才工程”一、二层次人选2人，“长江学者”青年学者项目2人，全国优秀博士学位论文作者4人、提名4人，国家杰出青年科学基金获得者1人、优秀青年科学基金获得者4人，军委科技委国防科技领域专家委员会入选者3人。

人才培养方面，在国家和军队有关政策支持下，学院大力推进教育教学改革，开办“钱学森创新拓展班”、数理“强基班”、物理“拔尖班”，始终保持高起点、高水平，强调“厚基础、宽口径、重实践、强能力”的人才培养模式，鼓励和支持学员积极参加各种创新实践活动和学科竞赛，全方位提升学员能力素质。获得湖南省/全军优秀学位论文28篇。学员参加数学建模竞赛、全国大学生数学物理竞赛、国际遗传工程设计大赛等一流赛事，夺取国际级最高奖14项、国家级最高奖近40项。拥有4门国家级一流课程、4门国家精品在线开放课程、3门国家级精品资源共享课程、4部国家级规划教材。《高等数学》《大学物理》入选“爱课程网”中国大学MOOC首批上线课程。《高等数学》累计选课人数160余万人，是全国同类课程的示范课程。先后获国家级教学成果奖3项，湖南省/军队级教学成果一、二等奖18项，教员在各类赛课活动中获一等奖46项。

科学研究方面，学院紧紧围绕国家军队重大战略需求，大力开展前沿基础研究和应用基础研究，形成了“数值计算、密码算法、极端条件原子分子物理、微纳光学与器件、量子信息技术、合成生物学、仿生学、高效毁伤、体系对抗”等重点优势科研方向，突破了多项关键技术，形成了典型的军事应用成果，在若干研究领域达到国际前沿水平。学院研制了国内最强的光学差频产生太赫兹源，国内最短的极紫外光脉冲，310纳米到420纳米的紫外波段超连续相干激光, 突破基于侧向散射的精确制导关键技术。学院在量子信息技术领域不断探索，在离子量子计算、量子成像取得了重要进展，联合研制的冷原子光钟即将翱翔太空。学院在研的国家自然科学基金、基础加强计划、装备综合研究等基础研究项目300余项，科研经费4亿元。先后获国家、军队、省部级奖励20余项，其中国家技术发明二等奖1项、国防科技发明一等奖1项、军队科技进步一等奖2项，湖南省自然科学一等奖2项。发表SCI论文800余篇，其中在PRL、Nature Communications等国际顶级期刊论文27篇，多篇作为封面文章刊登。《X射线量子光学研究进展》等多篇咨询报告得到军委领导批示。承担了湖南国家应用数学中心、合肥国家实验室共建任务，承建了国际GNSS监测评估系统数据中心，信息物理与高能量密度物理军队重点实验室、量子信息机理与技术湖南省重点实验室等军队省部级平台建设。