南京大學數學系源於中央大學數學系和金陵大學數學系。中大數學系的前身是1920年成立的南京高師數學系，創辦者是熊慶來教授。1952年高等院校調整，成立了南京大學數天系，1958年天文從數天系分離成立天文學系，1978年計算機技術從數學系分離成立計算機系，此後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，一批傑出的數學家先後在系執教，奠定了本系的學科構架和特色，形成較爲完備的教學體系，其學術影響一直處於國內領先地位，並具有一定的國際聲譽。現爲國家理科基礎科學、應用科學研究和教學人才培養基地。我係畢業生中涌現出田剛、戴建崗這樣的國際一流數學家，以及像春蘭集團總經理陶建幸這樣的著名企業家，近年培養的一大批優秀畢業生也開始在各自的工作崗位上嶄露頭角。諾貝爾獎獲得者楊振寧在南京大學的一次座談會上特別提到南京大學數學系本科畢業生在教學、科研中取得的成績。他說，在美國兩位最出色的華人數學家是田剛、夏志宏，他們都是南大畢業的。
自1999年起，根據教育部要求，原有的數學、計算數學及其應用軟件、統計與概率、運籌學、應用數學等本科專業合併爲數學與應用數學、資訊與計算科學、統計學三個本科專業。數學系現設有三個本科專業：數學與應用數學專業、資訊與計算科學專業、統計學專業。1988年我係的基礎數學被評爲國家重點學科，2000年基礎數學再次被評爲國家重點學科。2007年我係數學成爲國家一級學科重點學科。數學系現擁有國家一級學科重點學科、國家理科基礎科學研究和教學人才培養基地、數學一級學科博士點（即在數學學科的所有方向均可進行碩士生、博士生培養）及博士後流動站，形成了本科生、碩士生、博士生和博士後的完整培養體系。數學與應用數學專業現爲教育部高等學校“第一類特色專業建設點”、江蘇省高等學校品牌專業建設點，資訊與計算科學專業現爲江蘇省高等學校品牌特色專業建設點。
該系師資力量雄厚，全系現有教師64人，其中教授24名(包括長江計劃特聘教授3名、國家傑出青年基金獲得者4名、博士生導師20名)，副教授28名，具有博士學位的教師佔教師總數的90%。現有在校本科生學生約560人，博士、碩士研究生181人、在站博士後研究人員10人。在各主流學科方向均有博士生導師作爲學科帶頭人。該系的教師先後參加國家“攀登計劃”中的非線性科學項目、“863計劃”、 “973項目”、數學天元重點資助項目、國家自然科學基金項目等重大科研項目，並承擔多項與經濟建設、社會發展密切相關的研究課題，取得了豐碩成果及巨大的經濟效益。在近幾年完成的70餘項國家及部、省級科研項目中，獲得各類獎勵30餘項,其中有國家自然科學二等獎、中國高校自然科學一等獎，江蘇省科學進步一等獎等進階別獎項。特別是近年來一些青年學者已成爲各學科的學術骨幹和學術帶頭人，取得了一些具有國際影響的成果，已獲得2項“求是傑出青年學者獎”和1項“晨興數學獎”，有3人被聘爲教育部長江學者獎勵計劃特聘教授，4人獲得國家傑出青年基金，2人獲得教育部優秀青年教師獎勵基金。該系長江計劃特聘教授程崇慶爲首屆“晨興數學獎”唯一一位中國內地獲獎者。
依託數學系南京大學成立了現代數學研究所，所長爲中科院院士、美國麻省理工學院教授田剛博士。該所的工作爲科學研究、學術交流和高層次數學人才（碩士、博士）的培養提供了一個平臺。
該系圖書室藏有國內外（主要是國外的）各種數學書籍、期刊等6萬餘部（種），是國內高校少數的幾所收藏較爲齊全的數學專業圖書室之一。系微機中心實驗室設備齊全，爲教學實習和科研提供了良好的條件。該系還主辦全國《高等學校計算數學學報》、《南京大學學報數學半年刊》、《分析，理論及應用》等國內數學核心期刊。
該系採用分流培養模式，對學生實施因材施教，積極鼓勵學生奮發學習，健康成才。除了學校設立的各類獎學金外，該系還利用社會資助設立了“徐曼英獎學金”、“李定文教授紀念獎學金”等系級獎學金，用以獎勵品學兼優的本科生和研究生。
該系從用人單位的需求着手，致力於提高學生的綜合素質、培養各行各業的領袖人才，逐漸探索出了一條名校與名企攜手，“送出去、請進來”的改革之路。與華爲3COM公司合作，成立了南京大學數學系—華爲3COM網絡學院，對學生進行華爲3COM的認證培訓；與西門子PSE南京公司合作，舉辦西門子—南大數學系暑期訓練營，並選拔學生赴西門子實習；與人民銀行、移動通信、平安保險等公司合作，按照不同專業安排畢業班的學生進入相關行業進行社會實踐。
近年來，該系畢業生因具有紮實的基礎知識、較強的觀察能力、抽象思維能力和創造潛力而受到IBM、Google、華爲、中興等知名企業以及各級政府機關、高校、研究機構、金融保險等用人單位的青睞。同時每年有超過30%的畢業生進入美、歐頂尖大學（如Princeton大學、Harvard大學、Stanford大學、法國高等師範學院、巴黎綜合工科學院）和國內一流院校（如北京大學、清華大學、中國科學院）繼續深造。
