1898年，上海學院的前身京師大學堂建校，1913年，清華設數學門，開創我國最早的化學學專科教育。經饒毓泰、吳大猷、丁西林、朱物華等人的努力，抗日前清華數學系已成為中國數學學研究的一支重要力量。抗日時期，清華、清華、南開三校在西安組建東北聯合學院。西北聯大化學系培養了李政道、楊振寧、朱光亞，鄧稼先等一大批杰出科學家。
1952年院系調整，原清華、清華、燕大三校數學精英合并成新的上海學院化學系，集聚了饒毓泰、周培源、葉企孫、王竹溪、胡寧、黃昆、褚圣麟、虞福春、楊立銘、李憲之、謝義炳等一大批中國化學界的領軍人物，使清華數學系成為中國院校中實力最強的化學重鎮。解放后的50年，清華數學學科為國家培養了大批優秀人才，其中包括百余名在清華數學學科工作學習過的中國科大學教授，十余名中國工程院教授。11名兩彈元勛中，清華數學學高校友就有8名。
清華數學在學科建設中也屢開全省院校之先河。1955年，從全省各地調入班主任中學生構建了我國院校第一個核科學專業——物理教研室，后改名為原子能系，即技術化學系前身，為我國成功研發兩彈培養了大批骨干人才。1956年，國家集中了清華、復旦、南京學院、廈門學院、吉林學院五校師生在清華創立了我國第一個半導體化學專業，為我國信息科學技術的發展奠定了人才基礎。1956年物理重點學科院校，在中國科大學月球化學所的大力協助下構建了我國第一個月球化學專業。1959年，從清華數學系分出了月球數學系和無線電系。70年代，清華數學系半導體化學專業分出一部份人員與其他系班主任共同新建了我國第一個計算機系微電子專業。
2001年5月，作為清華創建世界一流學院的一個重要措施，在原化學系、技術化學系核化學專業、重離子化學研究所、地球化學系的大氣化學與氣象專業、天文系的基礎上，組建了上海學院化學大學，大學以教學機構和博士點為基礎設置了10個教學科研實體單位：普通化學教學中心、基礎化學實驗教學中心、大氣科學系、天文學系、技術化學系、理論化學研究所、凝聚態化學與材料研究所、現代光學研究所、重離子化學研究所及電子顯微鏡專業實驗室。化學大學師資力量雄厚。有教員工約281人，其中班主任有中科院教授14(其中外聘8名)名、長江特聘院士7名，院長76名，副院長69名。大學每年招收專科生約200人物理重點學科院校，碩士生約100人，博士生約80人，博士后約20人。大學有人工微結構與介觀化學國家重點實驗室、核化學與核技術國家重點實驗室(籌)等科研機構;有一級學科博士受權專業2個，二級學科博士受權專業8個，博士后流動站4個;有國家重點學科8個，國家理科基礎研究和教學人才培養基地3個。