理学院学术氛围浓厚，一些学科方向在国内，国际享有较高学术声誉如：数学学科在数值分析与计算、代数与数论、动力系统与微分方程、几何与分析、数学规划、图论与组合最优化、随机模型与智能算法、数学物理等；物理学科在信息物理、物理学中的非线性问题、材料物理、极端条件下凝聚态物质的输运性质、强关联电子系统、高温超导电性与超导材料、自旋电子学、功能薄膜和异质结物性、磁性材料与器件物理、纳米体系与介观物理、固体光谱与超快响应、固体理论、凝聚态物理、微波超导、光学光电子、理论物理等；化学学科在纳米材料化学、计算机化学、应用电化学、结构化学、资源综合利用、生物有机化学、功能材料与器件、现代分析与检测和药物化学等；力学学科在湍流与流动稳定性理论及其应用、流固热磁多场耦合非线性理论与反命题、城市交通流建模模拟与非线性波理论、非线性固体力学的理论和实验、科学与工程中力学问题的大规模计算等领域。同时，这些学科与生命、新材料、金融、管理、纳米科技、信息等学科交叉，积极开展跨学科应用研究。在2012年QS世界大学排名中，上海大学自然科学排名位列第210名 ，其中数学位列世界第74名 ，自然科学在亚洲大学中位列第39名 。学院始终将科学研究作为学科发展和师资队伍建设的重要抓手，形成了激励教师人人搞科研的机制，积极引进和培养相关学科的优秀人才。近年来理学院承担了国家攀登计划、国家863项目、国家自然科学基金重点项目、数学天元基金和国家自然科学基金面上等40多项重要科研项目。SCI论文数每年占学校50%以上，在全国同类学院中保持先进水平，累计获得国家级和省部委级科技成果和教学成果奖数十项。
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