数学科学学院为“国家理科基础研究与人才培养基地”，设有五个系：数学系、概率统计系、科学与工程计算系、信息科学系和金融数学系。在2001年全国优秀教学成果奖的评比中北京大学数学基础研究与人才培养基地的建设成果荣获国家优秀教学成果特等奖。在2002年举行的国家重点学科评比中，数学学院的四个学科全部被评为国家重点学科，高居全国高校首位。在教育部一级学科评估中，北大数学名列全国第一。
数学科学学院学科齐全，理论与应用并举，师资力量雄厚。现任师资中包括中科院院士6名、第三世界科学院院士2名、长江特聘教授和讲座教授12名、国家杰出青年基金获得者13名、教授和博导53名。
数学学院按数学大学科招生，入学两年后学生可自由选择进入五个系之一学习。本科毕业生中约30%得到美国或欧洲著名大学的全额奖学金，出国攻读博士学位，约50%保送攻读国内硕士或博士学位。国内就业约占20%，主要从事计算机和金融保险工作。
数学学院每年设有多种奖学金，并以助学、贷款、补助等方式帮助家庭经济困难的学生完成学业。
数学系数学系设基础数学与应用数学专业。专业方向包括：代数、拓扑、几何、微分方程、动力系统、函数论、应用数学。
概率统计系概率论与数理统计是二十世纪迅速发展的学科，研究各种随机现象的本质与内在规律性以及自然、社会等学科中不同类型数据的科学的综合处理及统计推断方法。该系设有统计学专业，同时包含数学与应用数学的一部分，必修和选修课程门类丰富。
科学与工程计算系科学与工程计算是伴随着计算机的出现而迅速发展起来的一门新的学科，涉及计算物理、计算化学、计算力学、计算材料学、环境科学、地球科学、金融保险等众多交叉学科。它运用现代数学的理论与方法解决各类科学与工程问题；分析和提高计算的可能性、有效性和精确性；研究各类数值软件的开发技术。
信息科学系我们已经进入了一个信息时代，信息科学的飞速发展正在改变着世界的面貌。该系是培养在信息时代国家急需的信息识别、人工智能、数据压缩等各种实际领域的复杂信息处理的专门人才。该系的专业学习主要是围绕着运用数学的理论和方法进行信息与信号的处理，以及有关的信息科学、计算机科学与技术等方面的课程。
金融数学系金融数学是新兴综合学科，受到国际金融界和应用数学界的高度重视。该系培养对金融活动进行定量分析和科学预测的复合型金融人才。有金融数学和保险精算学两个方向。除了数学基础课程，该系学生还要学习利息理论及应用、证券投资学、寿险精算等金融数学专业课程，以及经济学院或光华管理学院的部分课程。
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