تأسیس دانشکدگان علوم به زمان تأسیس دارالفنون یعنی حدود ۱۵۰ سال پیش می‌رسد. سطح تحصیلات در دارالفنون در حد دبیرستان بود. دروس فیزیک، شیمی، طبیعیات، داروسازی و تجزیه معادن در آن تدریس می‌شد و به تدریج حساب، هندسه، جغرافیا و نقاشی نیز به آنها اضافه شد.
در سال ۱۳۰۷ طرح مؤسسه‌ای به نام دارالمعلمین عالی (دانشسرای عالی) مشتمل بر دانشکده‌های علوم و ادبیات ریخته شد. دانشکده علوم شامل رشته‌های فیزیک-شیمی، ریاضی و طبیعی بود. بعد از چند سال این مؤسسه به محل مدرسه علمیه سابق منتقل شد. این دانشکده دو استاد ایرانی و هفت استاد فرانسوی و جمعاً ۱۰۰ محصل داشت. مرحوم دکتر محمود حسابی و غلامحسین راهنما دو استاد ایرانی این مجموعه بودند.
در سال ۱۳۱۳ پیشنهاد تأسیس دانشگاه تهران مشتمل بر شش دانشکده پزشکی، حقوق، علوم طبیعی، فنی، معقول و منقول و دارالمعلمین توسط دکتر حسابی، دکتر صدیق و موسیو بتلیانی به وزیر وقت داده شد و در همان سال توسط مجلس به تصویب رسید.
دانشسرای عالی از ابتدای تأسیس دانشگاه به آن پیوست و چون دانشگاه تهران دارای ساختمان نبود، از همان محل دانشسرای عالی برای تشکیل دانشکده ادبیات و علوم استفاده شد.
ساختمان دانشکده علوم در سال ۱۳۳۰ افتتاح شد و تصمیم گرفته شد به جای اینکه در هر دانشکده گروه‌های مختلف علوم دایر باشد، کلیه رشته‌های علوم پایه در دانشکده علوم مستقر شود.
این تصمیم گام مهمی در تمرکز و سازمان‌دهی آموزش علوم پایه در دانشگاه تهران به شمار می‌آمد.
در سال ۱۳۳۱ رشته فیزیک شیمی به دو رشته مستقل فیزیک و شیمی و رشته علوم طبیعی به دو گرایش زیست‌شناسی و زمین‌شناسی تفکیک شدند.
این تفکیک، زمینه شکل‌گیری ساختار تخصصی‌تر رشته‌های علوم پایه و توسعه مستقل هر یک از حوزه‌های علمی را فراهم کرد.
در سال ۱۳۳۸ رشته‌های زیست‌شناسی و زمین‌شناسی به طور مستقل تشکیل گردیدند. این مرحله، گامی دیگر در جهت توسعه ساختار تخصصی دانشکده علوم و تفکیک حوزه‌های علمی بود.
برای ایجاد هماهنگی بین برنامه دانشکده با دانشکده‌های خارج، در سال ۱۳۴۲ مقرر شد دوره لیسانس به ۴ سال افزایش یابد و مدرک آن که به نام دیپلم بود، لیسانس شناخته شود و بدین ترتیب ارزش پیدا کند.
از این سال دانشجویان از مسیر کنکور سراسری به دانشگاه راه یافتند. همچنین دوره‌های فوق لیسانس نیز گسترش یافت.
گام مؤثری که در راه تحول دانشگاه و دانشکده برداشته شد، تنظیم دروس براساس واحد بود.
در سال ۱۳۵۴ نام گروه ریاضی به «گروه ریاضی و علوم کامپیوتر» تغییر یافت. این تغییر، بازتاب گسترش حوزه‌های علمی مرتبط با ریاضیات و ورود علوم کامپیوتر به ساختار آموزشی دانشکده بود.
در سال ۱۳۸۰ نام گروه ریاضی و علوم کامپیوتر به «گروه ریاضی، آمار و علوم کامپیوتر» تغییر یافت.
از سال ۱۳۸۴ در پی ارتقای تشکیلات سازمانی دانشگاه تهران، دانشکده علوم به دانشکدگان علوم تغییر نام یافت.
این تغییر، مرحله مهمی در تحول ساختار سازمانی علوم دانشگاه تهران و حرکت به سوی سازمان‌دهی دانشکده‌های تخصصی بود.
امروزه دانشکدگان علوم در شش دانشکده مستقل تحت عناوین دانشکده ریاضی، آمار و علوم کامپیوتر، دانشکده فیزیک، دانشکده شیمی، دانشکده زیست‌شناسی، دانشکده زمین‌شناسی و دانشکده بیوتکنولوژی (زیست‌فناوری) دانشجو می‌پذیرد.
این ساختار حاصل روندی طولانی از توسعه آموزش علوم، تخصصی شدن رشته‌ها و گسترش فعالیت‌های علمی و پژوهشی در دانشگاه تهران است.