理工学部を母体とする自然科学研究科は物理学専攻（修士および博士後期課程）、化学専攻（修士課程）、生物学専攻（修士課程）、生命・機能科学専攻（博士後期課程）および情報システム工学専攻（修士および博士後期課程）の5専攻を擁し、純粋科学分野から応用科学分野までを広くカバーし、最先端の研究とともに、分野の壁を越えた交流も行われています。いずれの専攻も、科学技術を変革し、創造性を発揮できる幅広い学識と柔軟な応用能力を持つ人材の育成を目指しています。

本研究科では、他大学や企業との共同研究も盛んに行われています。研究設備は充実しており、例えば、電子顕微鏡、イオン加速装置、超伝導フーリエ変換核磁気共鳴装置、サブピコ秒レーザー分光装置、遺伝子分離解析システム、近赤外FT-ラマン分光システム、高圧力・高速放電プラズマ中の粒子密度計測システム、ワークステーションLAN教育システム、情報処理教育支援システムなどを備えています。

本研究科では、2007年3月までに、854名の修士（理学）、76名の博士（理学）（うち、24名は論文博士）を輩出しています。これら大学院修了者は研究、教育、公務、産業など、社会のあらゆる分野で活躍しています。