湖南农业大学理学院起源于1951年的基础课部，历经变迁，1997年与生物技术系、校计算机中心和湖南省农业生物工程研究所合并，正式成立。学院在学科发展过程中，2002年和2005年分别分离出计算机科学学院和生物科学技术学院。1997年至2007年间，理学院接纳了11届本科预科生。
学院师资力量雄厚，现有68名专任教师，其中包括11位教授，25位副教授，以及一批博士和硕士，其中不乏青年骨干教师和学术骨干。教师队伍在教学上表现出色，获多项优秀教学质量奖和教学能手称号。学院现有4个本科专业，分别是应用化学、信息与计算科学、材料化学和统计学，以及3个硕士点。
在实验室建设上，理学院拥有湖南省首批合格实验室、示范实验室和共建实验室，实验室总面积达到3922平方米，仪器设备丰富。在教学科研方面，学院取得了显著的成果，包括省级精品课程、优秀课程和各类教学成果，以及多项全国大学生数学建模竞赛和湖南省大学生化学实验技能竞赛的指导奖。在科研方面，学院承担了多项省级以上课题，并取得了一定的科研成果，包括国家发明专利和科技进步奖项。
学科建设方面，应用化学和应用数学被定为学校重点学科。学院培养的学生考研成绩优异，考研录取率保持在20%，重点院校研究生录取比例高达70%。毕业生就业率稳定在95%左右，学生在各类竞赛中屡获佳绩。学院还举办各类品牌活动，如“名人堂”、“精英大讲堂”等，深受媒体关注。
理学院遵循“质量立院、科研兴院、人才强院”的办学理念，致力于基础与专业课程的均衡发展，学科建设与实验室建设同步。未来五年目标包括在校本科生规模、研究生人数、教师学历结构及学术授权的提升，旨在打造国内同类院校中的先进教学研究型学院。
湖南农业大学理学院始于1951年基础课部，1984年更名为基础科学部，1997年与原生物技术系、校计算机中心、湖南省农业生物工程研究所合并，更名为理学院，2002年计算机科学系从理学院分离，成立信息工程学院，2005年生物技术系从理学院分离，成立生物科学技术学院。