2000年湖南工程学院组建后，2001年1月，组成数理系。2008年，更名为理学院。理学院下设高等数学教研室、信息科学教研室、大学物理教研室、统计教研室、应用物理教研室，目前设有信息科学、统计学、应用物理3个本科专业。目前，学院在校学生人数达到570多人。
理学院专职教师与其他部门兼职教师共有60多人，其中教授2人，副教授19人，博士9人，在读博士8人，青年教师大都具有博士学位。学院拥有较为完备的实验仪器设备和优良的实验教学条件。物理实验中心为省部共建基础实验室。专业实验室包括计算与信息处理实验室、统计分析实验室、光电技术实验室、光速测定实验室、近代物理实验室等。实验仪器设备总值近500万元。近年来，学院在教学科研、学科专业建设、人才培养、产学研合作等方面都取得了较好成绩。
学院有4门校级精品课程。近几年，学院每年毕业生180多人，就业率达到90%以上，每年有近10名毕业生考上硕士研究生继续深造。近5年来， 学院学生在全国大学生数模竞赛、“挑战杯”大学生课外科技学术作品竞赛、湖南省大学生数学竞赛、湖南省大学生物理竞赛等各类学科竞赛中，获得省级以上奖励近10项。
学院在数学、物理领域具有较强的科研力量。近5年来，承担省级以上科研项目19项，发表学术论文190多篇，其中SCI收录30篇，EI收录36篇。学院在教学改革与教学研究方面也取得较好成绩。近5年来，省级教改教研项目2项。学院宗旨是团结、开拓、进取，以“教书育人”为己任，以“科研强院”为支撑，秉承60年来“实践育人”的优良传统，为企业为社会输送大批高质量的技术人才。