西北大学数学学科创设于1923年，是学校最为悠久的系科之一，奠基人为著名数学家熊庆来教授。曾炯、傅种孙、段子美、赵进义、刘亦珩、张德馨、杨永芳、刘书琴、凌岭、张棣、王戍堂、李继闵等一批知名学者曾执教于此，为西北大学数学学科的建设与发展做出了巨大贡献。

数学学院现有数学、统计学、科学技术史一级学科博士学位授权点3个，有数学、统计学、科学技术史博士后科研流动站3个，应用统计专业学位硕士授权点1个；有陕西省流体力学数学理论与计算重点实验室、陕西省文化遗产数字人文重点实验室，微系统可靠性分析与仿真陕西省高校工程研究中心；有省级未来技术学院1个、省级数学人才培养创新实验区1个；有数学研究所、非线性科学研究中心、数论及其应用研究中心、医学大数据研究中心等研究机构8个、“西北大学-七七一研究所”校企联合实验室1个、智慧数据诊所学科交叉平台1个。

近年来，学院教师在学术刊物上发表高水平论文500余篇；承担国家级科研项目近百项，包括国家自然科学基金重点项目、优青项目、数学天元重点专项，以及国家社会科学基金重大招标项目等；获省部级科研奖10余项；获省部级教学成果奖6项；有国家一流课程1门，省级一流课程4门。