理學院的前身是華中農業大學基礎課部。1979年，為適應恢復高考制度后對人才培養質量的需要，切實加強基礎課、公共課建設，學校決定將原來隸屬于農業機械系的數學教研室和物理教研室、土壤農化系的化學教研室、園藝系的植物學教研室、農業經濟系的外語教研室和體育教研室集中起來，成立了基礎課部。
80年代中后期，學校又在基礎課部設立了外語中心、電教室、中心實驗室和計算機教研室。隨著學校改革和發展的需要，1993年語言中心和外語教研室從基礎課部分出成立外語系。1994年后，中心實驗室、電教中心先后從基礎課部分出成為學校直屬單位。1999年初，計算機教研室從基礎課部分出成立計算機信息科學系（籌）。同年12月，基礎課部更名為理學系。
2001年8月，理學系與計算機信息科學系（籌）合并組建理學院，負責承擔全校各專業的數學類、物理學類、化學類、計算機類、植物學類、體育類的基礎課和公共課教學工作。2002年，植物學教研室劃轉到生命科技學院，體育教研室從理學院分出成立直屬學校領導的體育課部。2014年，學校將計算機科學與技術系、計算中心，整體調整到信息學院。
2018年12月10日，華中農業大學理學院黨委入選首批“全國黨建工作標桿院系”培育創建單位。
學院現有化學系、數學與統計學系、物理系3個系，物理實驗教學中心、化學實驗教學中心、數學與信息科學實驗教學中心3個實驗教學中心和1個理化分析中心。有化學生物學、統計、應用物理、應用數學、材料化學等5個校級研究所。
學院現設有應用化學、信息與計算科學、光電信息科學與工程3個本科專業，有化學生態學二級學科博士點，數學、化學一級學科碩士點，農藥學二級學科碩士點，應用統計專業學位碩士點。應用化學本科專業為湖北省品牌建設專業。有機化學課程為國家精品課程。學院有全日制在校學生,1149人，其中預科生75，本科生879人，研究生195人。
學院堅持人才強院戰略，不斷優化師資隊伍結構。現有教職工176人，其中專任教師151人，博士生導師9人，碩士生導師52人；專任教師中教授17人，副教授81人，博士學位教師116人，在讀博士19人；有湖北省教學名師2人、楚天園丁獎1人、湖北青年教學能手1人；教育部新世紀人才計劃1人、武漢市學科帶頭人1人、武漢市晨光計劃人才3人、湖北省青年英才開發計劃1人、“3551光谷人才計劃”1人。
學院始終堅持教學立院，不斷深化教學改革，全面提升人才培養質量。“十三五”以來，入選首批國家級精品在線開放課程3門，獲評國家級十二五規劃教材2部、農業部十三五規劃教材1部，獲省級教學成果二等獎1項、三等獎1項，獲批校級“課程思政”示范建設項目10項，獲湖北省青年教師講課競賽理科組二等獎1項、優秀獎1項，校青年教師講課競賽一等獎4人、全國農林院校專業微課比賽一等獎1人、全國高校數學微課程教學設計競賽全國決賽一等獎1人，8個教學團隊全部獲評學校優秀教學組織、獲評校精品教研室2個；建設省級實驗示范中心1個；學院學生獲美國大學生數學建模競賽、湖北省大學生化學實驗技能競賽、湖北省大學生物理實驗創新設計大賽一等獎共48項。
學院堅持科研興院戰略，大力開展科學研究。“十三五”以來，主持國家自然科學基金項目47項，主持省部級項目31項，獲授權專利24項，獲批經費3423萬元；發表SCI論文346篇（IF大于5.0的SCI論文119篇，IF大于9.0的SCI論文29篇）。2015年化學學科進入ESI全球前1%。2016年，學院在細胞核原位與組織靶向光動力學腫瘤治療研究、量子點生物傳感研究等方面取得新進展，發表影響因子9.0以上SCI論文3篇，實現9.0以上高水平論文的突破；2017年在環境光催化研究領域和光催化太陽能轉化研究方面獲得進展，發表影響因子9.0以上SCI論文4篇，最高影響因子為19.791；2018年在生物醫學、能源、環境材料等領域獲得進展，發表影響因子9.0以上SCI論文9篇；2019年發表影響因子9.0以上SCI論文11篇，最高影響因子為25.809。
學院不斷加強校園文化建設，提高學生綜合素質。學院不斷加強學風建設，提升校園文化品位，優化育人環境，關注特殊群體學生，彰顯教育公平，認真抓好大學生職業生涯規劃，廣辟渠道推薦學生就業。“十三五”期間，本科生一次性就業率年均98%以上，研究生就業率達100％，為全國IT、化工、信息等行業輸送了大量優秀人才。
