電子物理系
電子物理系成立於1964年，原隸屬於交通大學工學院電子研究所，為本校最早成立的兩個學系之一(另一為電子工程學系)。1979年為健全及均衡各學院之發展，改隸理學院，惟學士生仍維持授予工學士學位。1988年成立電子物理系碩士班，目前分電子物理、光電與奈米科學及理論物理三組招生。1991年開始招收博士班研究生，建構完整學程。
創立之初，係配合當時新興電子科技之萌芽與發展，在台首創以電子物理系為系名，深耕半導體物理與元件和應用光學領域，開展了國內最新穎、最具前瞻性之教學和研究，奠定本校在國內半導體和光電領域的優勢地位；隨著系所持續擴充和發展，現已成為國內應用物理領域舉足輕重之領航者。迄今，電子物理系已有21位系友榮獲交大傑出校友殊榮；在美國或台灣著名大學、重要研究機構、或半導體光電資訊公司，他們扮演著科技領袖及社會菁英舉足輕重之關鍵角色。
為邁向學術卓越的目標，積極發展半導體物理與元件、凝態物理、光電物理與科技、奈米物理與科技，以及理論物理等研究領域。
應用數學系
應用數學系成立於1972年，1977年成立碩士班，1984年成立博士班，十年間完備學碩博階段的培育機制。2007年並成立全國第一個「數學建模與科學計算碩士班」，以培養科學、科技各領域中，藉數學模式及電腦模擬計算為工具之研發人才。為協助本校厚植學術研發能量，培育國際化人才，理學院邀請國際華人數學家丘成桐院士共同推展科技、教育與文化事業，2012年於應數系系館成立「丘成桐中心」，以協助本校厚植學術研發能量、培育國際化人才。2012年成立的「台灣工業與應用數學會」，其永久會址亦設於應用數學系。陽明交大應用數學系已是台灣應用數學界的翹楚，為有志於此領域的學生之首選。目前有五個研究群，包括「數學建模與科學計算」、「財務工程與機率」、「微分方程與動態系統」、「離散數學與最優化」以及「數論、幾何與分析」。
因應智慧時代之來臨，數學在機器學習領域扮演極重要之角色，應用數學亦為傳統數學與財務工程之重要橋樑。體認到傳統數學課程已不足以應變世界潮流趨勢，應數系始終能持續透過學生的學習成效與成員彼此的意見交流，不斷發掘問題並嘗試解方，力求師生與時俱進，在跨域學習和研究、產學合作與深耕教育的發展下，帶來嶄新的突破，精進教育與拓展研發能量，培養國家棟樑。
應用化學系
應用化學系於1982年首先成立應用化學所碩士班，培育我國應用化學領域之專業人才；大學部學士班和研究所博士班則相繼於1990年和1992年成立。2004年成立「分子科學研究所」，發展分子科學相關領域的研究。2014年與中研院化學所合作成立「永續化學科技國際研究生博士學位學程」，積極培養國際人才。
在教育部邁向頂尖大學計畫期間，應化系參與成立「前瞻跨領域基礎科學研究中心」(2006 年)，陸續禮聘多位外籍教師與國際研究團隊，從事跨領域尖端主題的研究。而在新一期教育部高教深耕計畫，「新世代功能性物質研究中心」(2018年)整合前期研究中心，並藉由傑出新血的加入，成為ㄧ個新的研究團隊；透過應化系教師成員積極的參與，潛心研究「新世代綠能材料及柔性元件開發」、「新世代智慧生醫檢測及柔性電子技術開發」、「新世代創新智慧元件開發」等領域，對國家之「綠能科技」與「生技」等創新產業有突破性的貢獻。
應化系發展至今學術陣容完整，領域涵蓋高分子與材料化學、生物分析、生醫光電科技、再生能源、超快動力研究、超高解析度光譜及理論計算化學、高等有機化學等；而無論在科學研究及產業應用的表現，陽明交大應用化學系亦已成為國內化學領域首屈一指的重要指標與研究據點。
統計學研究所
本校於1988年在應用數學系內增聘統計學師資，並於1990年以增設統計組招生。1992年正式成立統計學研究所碩士班；而有鑑於國內統計科學高階研究人才的需求日殷之趨勢，1997年成立博士班。經多年篳路藍縷、努力經營，統計所已打造出優良的師資陣容，研究設備新穎齊全，理論與應用並重。在理論部份，統計所探討新的資料趨勢對於各個次領域統計方法的影響，予以拓展改良，並加強這些方法的理論基礎。在統計應用方面，計畫與工商業界、生物醫學界及政府單位有更多的互動，結合統計所成員的經驗與智慧，提供新且有用的統計方法，以期對產業升級以及政府施政方針均有所貢獻。目前研究領域涵括統計理論與方法、生物統計、工業統計、財務統計及大數據分析。
近年世界的資料量不斷且迅速地增長，巧妙運用這些「巨量資料」(big data)，擷取出其中潛藏的價值，已成為現在最急迫的工作。因應新的科學領域：資料科學(data science)的出現，統計所於 2013 年與資訊工程學系合作成立「巨量資料分析學分學程」，加深同學對巨量資料的認識。接著在 2016 年與資工系及應數系合作成立「數據科學與工程研究所」，使有統計與資工背景之學生能有更多機會，共同學習與交流巨量資料之分析方法。
物理研究所
物理研究所成立於1993年，初期以電子物理所物理組招收碩士班學生，1994年碩士班開始獨立招生。因辦學績效與研究成果優良，1999年獲准成立博士班；發展至今在研究及教學上皆有可觀的成績，並受到國內外物理學界的肯定。目前研究領域可分為：凝態物理、中高能與宇宙論、原子分子與光學物理以及生物物理四大領域。自成立以來，物理所定位為深化本校的基礎物理科學教育，培育下一代物理科學之菁英；致力提升本校物理領域與未來科技發展趨勢結合，並支援跨領域發展。
為提昇研究整體的質與量，物理所積極透過與國內外研究機構交流與互訪，建立合作機制，以開拓新的研究方向；2012年更與日本理化學研究所（RIKEN）共同合作，建立「陽明交大-RIKEN聯合研究實驗室」，持續進行有關低溫物理、介觀及奈米科技等前瞻主題相關研究。在國際招生方面，自2016年理學院與越南順化師範大學簽署碩士雙聯學位合約書以來，至越南順化招生已步入常軌；每年暑假期間，所內教師亦前往順化師範大學開設密集的大學部課程，並與學生進行初步面試。陸續亦與越南其他頂尖學府洽談建立雙聯學制，持續招收國際優秀人才。
理學院碩士在職專班
配合教育部推動之回流教育體系政策，以強化高等教育體系在職進修功能，並建構終身學習之社會價值，理學院於2001年成立碩士在職專班「科技與數位學習組」，2007年成立「應用科技組」；利用本校鄰近科學園區之地利之便，提供產業界人士多元彈性學習新知的機會，滿足其對科學知識及個人學習生涯成長之需求。
「科技與數位學習組」以加強高科技產業研發與教育人員的數位學習能力以及專業知識之需求為發展目標，提昇從業人員於分科領域的知識水平，並配合數位學習實務及跨領域的訓練，做為課程科目及論文主題的規劃。同時整合理學院、資訊學院、人文社會學院學習資源，培養網路教學種子師資，提昇全國數位教學與學習之水準，建立本土化網路教學環境，以因應全球化之風潮。「應用科技組」則為加強高科技產業基礎科技研究人才之研發能力為發展重點，著重於高科技產業創新能力的培養。以新穎學程做為課程規劃，配合實驗與研究計畫的實務實踐，理學院碩士在職專班整合跨院系所之師資、設備及經驗，培養研究生的基礎學理與宏觀學識，以強化其知識創新能力，創造新的科技產業優勢。
理學院科學學士學位學程
進入二十一世紀後，學域之劃分漸趨模糊，各項尖端研究皆需跨領域的訓練，而科學研發單位及高科技產業發展也急需跨領域人才，使得跨領域知識成為必備能力。2006年成立之「理學院科學學士學位學程」（科學學士班），即以培養具世界觀的跨領域基礎與應用人才為目標，嶄新學習模式為基本構想，提供跳脫傳統知識框架的新平台，提供學生修習跨領域雙學位的學程。依照入學管道之組別，就讀此學程的學生將選定電子物理系、應用數學系、應用化學系作為主修學系，同時需修習跨領域課程，以完成雙主修學位。
在跨域課程的選擇上，除了理學院的基礎科系(數學、物理、化學)以外，在成立之初即引進生物領域課程為另一選項。近年更因應人工智慧和大數據資料分析的潮流，107學年度起也規劃「機器學習」、「深度學習」、「資料結構」「資料探勘」、「人工智慧概論」等課程供學生修習，期以多元、翻轉的學習環境加強學生的競爭能力以面對新時代瞬息萬變的新挑戰和新機遇。每年定期舉辦的「科學饗宴」活動，邀請重量級大師蒞臨講座，以深入淺出的豐富演講內容，鼓勵後進學子勇敢追夢，實踐理想。
