南开大学数学学院是教育科研的重要基地，拥有深厚的学科底蕴。学院在专业学科方向上，设有基础数学、概率论与数理统计和应用数学三个二级国家重点学科，其中数学学科在2007年更是晋升为一级学科国家重点学科。在研究生教育方面，学院提供了数学和统计学一级学科的博士学位授予权，设有数学博士后流动站，致力于培养高层次研究人才。
学院的专业覆盖广泛，包括基础数学、计算数学、概率论与数理统计、应用数学和生物信息学五个二级学科，以及统计学一级学科，为学生提供了多样化的学术研究和深造机会。学院的研究生教育注重实践与理论相结合，其前身可以追溯到1986年陈省身先生倡导设立的数学试点班，这个项目在1993年被国家教委批准为国家基础科学研究与教学人才培养基地。
该基地的教育成果斐然，2001年，"培养基础性数学人才的实践"项目荣获国家级教学成果一等奖，学院因此被授予天津市特等劳动模范集体，2002年更是荣获"全国五一劳动奖状"。2007年，"数学文化课题组"同样获得了这一殊荣。学院本科阶段设有数学与应用数学、信息与计算数学和统计学三个专业，为学生们提供了从基础到高级的全面教育。
南开大学数学学院前身为南开大学数学系，是由现代数学在我国最早和最有效的播种人之一的姜立夫先生于1920年创立的，是当时中国大学的第二个数学系（算学系）。抗日战争时期，与北京大学数学系、清华大学算合组西南联合大学算学系。1952年，天津大学数学系合并到南开大学数学系。1960年至1963年曾更名为数学力学系。1983年计算机软件专业和自动控制专业从数学系分离出去。1985年，经教育部批准，由数学大师陈省身提议创办、并亲自担任所长的南开数学研究所（陈省身数学研究所）成立。1997年5月7日，成立数学科学学院。