理学院的前身是华中农业大学基础课部。1979年，为适应恢复高考制度后对人才培养质量的需要，切实加强基础课、公共课建设，学校决定将原来隶属于农业机械系的数学教研室和物理教研室、土壤农化系的化学教研室、园艺系的植物学教研室、农业经济系的外语教研室和体育教研室集中起来，成立了基础课部。

80年代中后期，学校又在基础课部设立了外语中心、电教室、中心实验室和计算机教研室。随着学校改革和发展的需要，1993年语言中心和外语教研室从基础课部分出成立外语系。1994年后，中心实验室、电教中心先后从基础课部分出成为学校直属单位。1999年初，计算机教研室从基础课部分出成立计算机信息科学系（筹）。同年12月，基础课部更名为理学系。

2001年8月，理学系与计算机信息科学系（筹）合并组建理学院，负责承担全校各专业的数学类、物理学类、化学类、计算机类、植物学类、体育类的基础课和公共课教学工作。2002年，植物学教研室划转到生命科技学院，体育教研室从理学院分出成立直属学校领导的体育课部。2014年，学校将计算机科学与技术系、计算中心，整体调整到信息学院。

2018年12月10日，华中农业大学理学院党委入选首批“全国党建工作标杆院系”培育创建单位。

学院现有化学系、数学与统计学系、物理系3个系，物理实验教学中心、化学实验教学中心、数学与信息科学实验教学中心3个实验教学中心和1个理化分析中心。有化学生物学、统计、应用物理、应用数学、材料化学等5个校级研究所。

学院现设有应用化学、信息与计算科学、光电信息科学与工程3个本科专业，有化学生态学二级学科博士点，数学、化学一级学科硕士点，农药学二级学科硕士点，应用统计专业学位硕士点。应用化学本科专业为湖北省品牌建设专业。有机化学课程为国家精品课程。学院有全日制在校学生,1149人，其中预科生75，本科生879人，研究生195人。

学院坚持人才强院战略，不断优化师资队伍结构。现有教职工176人，其中专任教师151人，博士生导师9人，硕士生导师52人；专任教师中教授17人，副教授81人，博士学位教师116人，在读博士19人；有湖北省教学名师2人、楚天园丁奖1人、湖北青年教学能手1人；教育部新世纪人才计划1人、武汉市学科带头人1人、武汉市晨光计划人才3人、湖北省青年英才开发计划1人、“3551光谷人才计划”1人。

学院始终坚持教学立院，不断深化教学改革，全面提升人才培养质量。“十三五”以来，入选首批国家级精品在线开放课程3门，获评国家级十二五规划教材2部、农业部十三五规划教材1部，获省级教学成果二等奖1项、三等奖1项，获批校级“课程思政”示范建设项目10项，获湖北省青年教师讲课竞赛理科组二等奖1项、优秀奖1项，校青年教师讲课竞赛一等奖4人、全国农林院校专业微课比赛一等奖1人、全国高校数学微课程教学设计竞赛全国决赛一等奖1人，8个教学团队全部获评学校优秀教学组织、获评校精品教研室2个；建设省级实验示范中心1个；学院学生获美国大学生数学建模竞赛、湖北省大学生化学实验技能竞赛、湖北省大学生物理实验创新设计大赛一等奖共48项。

学院坚持科研兴院战略，大力开展科学研究。“十三五”以来，主持国家自然科学基金项目47项，主持省部级项目31项，获授权专利24项，获批经费3423万元；发表SCI论文346篇（IF大于5.0的SCI论文119篇，IF大于9.0的SCI论文29篇）。2015年化学学科进入ESI全球前1%。2016年，学院在细胞核原位与组织靶向光动力学肿瘤治疗研究、量子点生物传感研究等方面取得新进展，发表影响因子9.0以上SCI论文3篇，实现9.0以上高水平论文的突破；2017年在环境光催化研究领域和光催化太阳能转化研究方面获得进展，发表影响因子9.0以上SCI论文4篇，最高影响因子为19.791；2018年在生物医学、能源、环境材料等领域获得进展，发表影响因子9.0以上SCI论文9篇；2019年发表影响因子9.0以上SCI论文11篇，最高影响因子为25.809。

学院不断加强校园文化建设，提高学生综合素质。学院不断加强学风建设，提升校园文化品位，优化育人环境，关注特殊群体学生，彰显教育公平，认真抓好大学生职业生涯规划，广辟渠道推荐学生就业。“十三五”期间，本科生一次性就业率年均98%以上，研究生就业率达100％，为全国IT、化工、信息等行业输送了大量优秀人才。