南京大學數學系源于中央大學數學系和金陵大學數學系。中大數學系的前身是1921年成立的國立東南大學數學系，創辦者是熊慶來教授。

1952年高等院校調整，1955年與天文系合并成立了南京大學數天系，1961年數天系分離回復成數學系和天文系，1978年計算機技術從數學系分離成立計算機系，此后數學系的基本格局保持不變。

南京大學數學系以歷史悠久、實力雄厚、治學嚴謹而著稱。自建系以來，一批杰出的數學家先后在系執教，奠定了本系的學科構架和特色，形成較為完備的教學體系，其學術影響一直處于國內領先地位，蜚聲海外。

數學系現有數學與應用數學(教育部特色專業建設點)、信息與計算科學、統計學三個本科專業，形成了本科生、碩士生、博士生和博士后的完整培養體系。數學系著力提升國家一級重點學科、國家理科基礎科學研究和教學人才培養基地的內涵，鞏固和做強已有的優勢學科方向，同時帶動其它方向的發展，形成了若干個在國內有重要影響、特色鮮明的研究方向。動力系統、微分方程、數論與K理論、科學工程計算等方向在國際上已經有了較大的影響。

南京大學數學學科是國家一級重點學科、國家理科基礎科學研究和教學人才 培養基地、數學拔尖人才培養基地、江蘇省優勢學科，擁有數學和統計學兩個一級學科(其中數學為國家一級重點學科、統計學為江蘇省一級重點學科)，擁有 國家“211”三期重點建設項目 1 個、國家“985”工程科技創新Ⅱ級平臺 1 個、 教育部創新團隊 1 個，江蘇省省級實驗教學與實踐教育中心 1 個，已進入 ESI 全球學科排名前 1%。