● 1923年4月东北大学建立，设有理科。1929年1月，东北大学实行学院制，改理科为理学院。理学院院长为留美物理学博士孙国封。1931年，“九·一八”事变后，东北大学被迫开始流亡。

　　● 1949年建国初，由原东北大学的工学院和理学院（部分）新办沈阳工学院。1950年8月沈阳工学院、抚顺矿专、鞍山工专三校合组为东北工学院。其中设有数学系、物理系、化工系等。1952年8月，根据中央教育部及东北人民政府关于东北地区高等学校进行院系调整的方案，数学系、物理系、化工系分别被调整到东北人民大学（现吉林大学）、东北师范大学、大连工学院等，部分留下教师组成数学、物理、化学等教研组（室）。

　　● 1958年6月在数学、物理教研室的基础上成立了数理系，沈洪涛教授任数理系主任。同年8月数理系撤销，组建理学系，赵庆方教授任理学系主任。理学系设有数学、物理、普通化学、物理化学、分析化学、材料力学、理论力学7个教研室。

　　● 1962年1月，为加强基础课教学成立基础部。理学系所属的普通化学、物理化学、分析化学、材料力学、理论力学教研室及新组建的基础数学和普通物理教研室划归基础部，赵庆方教授任基础部主任。理学系保留了专业数学、金属物理、冶金物理化学、力学4个教研室，赖祖涵教授任理学系主任。1970年理学系撤销。

　　● 1980年6月到1984年8月间，数学系、物理系、化学系、力学部相继组建。

　　● 1993年东北大学复名。理学院于1994年9月26日在数学系、物理系、化学系、力学部基础上成立，设有数学系、物理系、化学系、材料物理系、力学部，谢绪恺教授任理学院院长。1997年10月张庆灵教授任理学院院长。2006年11月王建华教授任理学院院长。