哈尔滨工业大学数学系前身是创建于1958年的计算数学专业，1981年开始培养基础数学和计算数学专业硕士，1986年获得基础数学博士学位授予权（是国内最早的两所工科院校之一），1987年成立数学系。2001年建立了数学学科博士后流动站，2005年数学学科成为一级学科硕士学位授权点，2010年数学学科成为一级学科博士授权点，2011年统计学成为一级学科博士授权点。基础数学是省重点学科（2001年）和国防科工委重点学科（2002年）；应用数学是省重点学科（2001年）。数学学科2011年成为省一级重点学科。 2013年基础数学和应用数学成为工信部重点学科。 2013年、2014年和2015年，在上海交通大学世界一流大学研究中心发布的“世界大学学科排名”中，哈尔滨工业大学数学学科均进入世界百强，特别是2015年列世界第50名。在教育部第四轮学科评估中，哈尔滨工业大学数学学科位列A-。

数学系现有教师84人，博士化率88.1%；其中，国家杰出青年1人（马坚伟2016），中组部首届青年拔尖人才计划1人（马坚伟2011），教育部新世纪人才1人（马坚伟2011），龙江学者1人（马坚伟2011），黑龙江省杰出青年基金获得者1人（薛小平2008）, 黑龙江省教学名师3人（王勇2007、郑宝东2008、吴勃英2011），宝钢优秀教师奖5人（王勇2000、郑宝东2003、白红2004、吴勃英2005、田波平2012）；博士生导师26人，硕士生导师61人，教授27人。现有博士研究生146人，硕士研究生120人。是教育部设立的首批七个“工科基础课程（数学）教学基地”之一（1997年）；国家级精品资源共享课程1门，国家级精品课程2门，省级精品课程4门，省级优秀教学团队1个。

本学科依据国防和社会发展的需求及主流科研方向前沿发展趋势，形成了以传统优势方向为支撑，以新兴与交叉方向为主要生长点的学科格局。主要科研方向有：泛函分析及其应用、代数与拓扑学、常微分方程与动力系统、科学与工程计算、偏微分方程与调和分析、运筹控制与优化、概率论与数理统计等。 

在基础研究领域：在吴从炘教授的带领下，开辟了Orlicz空间几何学研究，曾与波兰Poznan同为国际Orlicz空间研究中心，提出的Orlicz范数计算公式，被作为开创性工作写入专著并广泛引用；付永强等基于空间理论，利用新方法建立了变指数拉氏方程解的存在性定理，国外学者在近五年内引用了40余次，并称该方法为“空间分割法”；张传义的三篇创立伪概周期函数理论的论文，多年来一直受到国际同行关注，被SCI他引200余次；魏俊杰等完成的关于指数多项式方程根分布的两篇论文，被国内外同行作为引理广泛使用，分别SCI他引150余次和100余次。

在应用与交叉研究领域：本学科是国内最早开展反问题研究的单位之一，先后承担过重大、重点等14项国家自然科学基金，并与大庆油田等部门开展广泛合作，其成果“微分方程反演波阻抗剖面”已在大庆油田处理了十万多公里的地震测线，成为常规的处理软件。  

近五年来，本学科承担国家级项目42项，科研经费千万余元；获省部级二等奖2项；发表SCI论文356余篇。在全国SCI高产机构的排名中，近几年一直在前20名，2012年发表的SCI论文数量位居全国数学学科第3位。2013年5月哈尔滨工业大学数学学科进入全球数学学科前1%行列。2018年3月15日，据基本科学指标数据库ESI（Essential Science Indicators）的数据显示，哈尔滨工业大学数学学科在进入全球数学学科前1%的250个机构中，论文数排名第85位，高水平论文数与高被引论文数均排名第43位，被引量排名第82位，平均被引排名第144位。在2018年度世界大学学科排名（QS World University  Rankings）中，我校数学学科排名全球第101-150位，在大陆28个机构中位于第8位。在2017年10月，《美国新闻和世界报导》(US  News)发布的世界大学数学专业排名中，我校数学学科排名全球第106位，在大陆23个机构中位于第12位。