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。

1919年秋，北大实行“废科设系”，以数学系为第一系。

1938年4月，迁至昆明与清华大学、南开大学合办西南联合大学理学院算学系。

1946年10月，复员回北平。

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。

1978年分设为数学系和力学系。

1985年，概率统计教研室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。

2000年，学院搬入理科楼。