哈爾濱工業大學數學學院前身是創建于1958年的計算數學專業，1981年開始培養基礎數學和計算數學專業碩士，1986年獲得基礎數學博士學位授予權（是國內最早的兩所工科院校之一），1987年成立數學系，2019年成立數學學院。2001年建立了數學學科博士后流動站，2005年數學學科成為一級學科碩士學位授權點，2010年數學學科成為一級學科博士授權點，2011年統計學成為一級學科博士授權點。基礎數學是省重點學科（2001年）和國防科工委重點學科（2002年）；應用數學是省重點學科（2001年）。數學學科2011年成為省一級重點學科。2013年基礎數學和應用數學成為工信部重點學科。1997年入選教育部首批七個“工科基礎課程（數學）教學基地”之一；2020年數學類專業入選教育部強基計劃和基礎學科拔尖學生培養計劃2.0基地；2020年獲批成立黑龍江應用數學中心。

在教育部第四輪學科評估中，哈爾濱工業大學數學學科位列A-，統計學位列B。在2020年10月《美國新聞和世界報導》(US News)發布的世界大學數學專業排名中，我校數學學科排名全球第80位，在內地高校45個機構中位于第14位。在2021年發布的世界大學學科排名（QS World University Rankings）中，我校數學學科排名全球第126位，在內地高校36個機構中位于第8位；統計學排名全球第101-150位，在內地高校17個機構中并列第7位。在最新的ARWU排名中，數學學科位列全球第76-100位，在內地高校93個機構中并列第5位。哈爾濱工業大學數學學科自2013年5月始終保持全球前1%行列。

學院現有專任教師82人，博士化率91.5%；其中，國家杰出青年1人（馬堅偉2016），中組部首屆青年拔尖人才計劃1人（馬堅偉2011），教育部新世紀人才1人（馬堅偉2011），龍江學者1人（馬堅偉2011），中組部“萬人青拔”1人（方健2020），青年長江學者1人（邊偉2020），黑龍江省杰出青年基金獲得者1人（薛小平2008）,黑龍江省教學名師4人（王勇2007、鄭寶東2008、吳勃英2011、尹遜波2019），龍江青年學者1人（邊偉2018），寶鋼優秀教師獎7人（王勇2000、鄭寶東2003、吳勃英2005、田波平2012、尹遜波2015、方茹2017、邢宇明2019），黑龍江省優秀青年基金獲得者1人（李朝艷2019）；博士生導師43人，碩士生導師63人，教授33人。

學院現有本科專業三個：數學與應用數學(拔尖學生培養計劃2.0、強基計劃（2020）、國家一流本科專業(2020))、信息與計算科學(拔尖學生培養計劃2.0、強基計劃（2020）、國家一流本科專業（2019）)、統計學（省一流本科專業（2020））。現有在讀本科生307人,碩士研究生144人，博士研究生195人。現有：國家級精品資源共享課程1門，國家級精品課程2門，國家級精品在線開放課程3門，省級精品課程4門，省級優秀教學團隊1個,省級優秀教材2部，省頭雁團隊1個（數學與人工智能交叉學科創新研究），省級重點實驗室（計算與應用數學）1個，省級領軍人才梯隊（計算數學）1個。已培養本科生近2000人，碩士生近1400人，博士生近400人，其中涌現出一大批優秀學子：與境外高水平大學聯合培養博士研究生100余人；長江學者、國家杰青等高層次人才10余人；8位大學校長、副校長（如：哈工大副校長、電子科技大學副校長等）；國家百篇優博提名獎3人；教育部學術新人獎3人；20余位省級學會和國家二級學會理事長及副理事長；校優秀博士學位論文獎16人；世界華人數學家大會“新世界數學獎”博士金獎1人、本科生銀獎1人。

本學科依據國防和社會發展的需求及主流科研方向前沿發展趨勢，形成了以傳統優勢方向為支撐，以新興與交叉方向為主要生長點的學科格局。主要科研方向有：泛函分析及其應用、代數與數論、常微分方程與動力系統、科學與工程計算、偏微分方程與調和分析、數學物理反問題、運籌控制與優化、概率論與數理統計等。近年來承擔國家重點研發計劃等國家級課題50余項，科研經費千萬余元。獲黑龍江省科學技術獎一等獎、教育部高校科研優秀成果獎自然科學獎二等獎等多個科研獎項，每年發表學術論文100余篇。