Образование и научные исследования в области математики и физики берут свое начало в 1943 году, когда в только что образованном Челябинском механико-машиностроительном институте были созданы кафедры высшей математики (ВМ) и физики. Кафедры были малочисленными. Приглашенный на должность заведующего кафедрой ВМ доцент В. Е. Воскобойников, флотский офицер, выпускник Ленинградского университета, яркий представитель школы П. Л. Чебышёва, заложил в институте основы культуры преподавания и научных исследований в области математики. Первым заведующим кафедрой физики стал профессор Н. Ф. Кунин. Основной задачей вновь образованных подразделений стало обеспечение инженерно-технических и инженерно-экономических специальностей подготовкой в области математики и физики.

Институт рос и развивался, а вместе с ним росли и кафедры. В связи с расширением сферы преподавательской деятельности в 1963 году общеинститутскую кафедру высшей математики делят на кафедру высшей математики № 1 и кафедру высшей математики № 2. Заведующим первой кафедрой становится доцент А. Д. Кацман, второй – молодой кандидат наук Л. М. Беляков.

Несколько позднее (в 1965 г.) было принято решение о делении кафедры физики на две: кафедру физики №1 и кафедру физики №2. Заведующим кафедрой физики №1 был назначен профессор В. Н. Кунин, кафедрой №2 – доцент В. П. Позднев.

Ещё одним важным этапом в истории математики и физики в ЧПИ стало создание в вузе в 1973 году кафедры прикладной математики (ныне – кафедра прикладной математики и программирования ИЕТН) и начало подготовки специалистов в области прикладной математики и программирования (первый заведующий – проф. В. А. Цыганков).

К 1990-м годам запросы со стороны образовательных программ инженерно-технических и инженерно-экономических специальностей, а также большой научный и преподавательский потенциал математиков и физиков вуза сделал возможным организацию на базе теоретикоемких специальностей, в первую очередь динамики и прочности машин и физики высоких энергий, потока усиленной физико-математической подготовки. Студенты получили возможность наряду с обычными курсами, предусмотренными учебными планами специальностей, изучать дисциплины по физике и математике на более высоком уровне. Инициаторами и организаторами этого потока стали член-корреспондент РАН Б.Я. Зельдович и профессор В. И. Заляпин при активной организационной помощи ректора института члена-корреспондента РАН Г. П. Вяткина, который был также заведующим кафедрой физики №1 с 1980 г. по 2012 г.

Логическим продолжением процесса фундаментализации образования явилось создание в 1996 году факультета прикладной математики и физики, руководство которым было поручено профессору Ю. Г. Измайлову. Сведя воедино интересы математиков, механиков, физиков и программистов, он быстро вывел молодой факультет в число лидирующих в университете. После перехода Ю. Г. Измайлова в 1997 году на должность проректора, факультет возглавил профессор В. И. Ширяев.

Логика развития университета, его переход из технических в категорию классических требовали расширения спектра направлений и специальностей с фундаментальной подготовкой. В 2002 году были лицензированы специальности «Прикладные математика и физика» и «Математика» и сделан первый набор студентов для обучения этим специальностям. Это естественным образом привело к делению факультета в 2003 году и созданию двух новых факультетов: механико-математического и физического.

Новые структуры возглавили специалист в области математического моделирования физико-химических процессов профессор, д. техн. н. А. Д. Дрозин, и профессор, д.ф.-м.н., заслуженный деятель науки РФ Н. Д. Кундикова, много сделавшие для организации и становления молодых факультетов.

В состав механико-математического факультета вошли кафедры алгебры и геометрии (бывшая кафедра №1, заведующий – проф. В. А. Антонов, впоследствии – кафедра общей математики, заведующий – доц. В. Л. Дильман), математического анализа (бывшая кафедра №2, заведующий – проф. А. Д. Дрозин), прикладной математики (заведующий проф. В. И. Ширяев), и вновь созданные кафедры вычислительной и небесной механики (проф. В. В. Емельяненко), дифференциальных уравнений и динамических систем (проф. И. Г. Корепанов), функционального анализа (проф. Л. Д. Менихес). На факультете создали студенческий вычислительный центр и лабораторию математического моделирования и информационных технологий. К работе были привлечены авторитетные математики, расширившие спектр кафедр факультета. Здесь начинали свою историю кафедры алгебры (проф. Р. Ж. Алеев), вычислительной математики (проф. В. П. Танана), системного программирования (проф. Л. Б. Соколинский), уравнений математической физики (проф. Г. А. Свиридюк), вычислительной механики (проф. Ю. М. Ковалёв) и др.

В марте 2013 года деканом факультета становится проф. А. В. Келлер, предпринявшая масштабную перестройку всех направлений работы факультета. В частности, сервисная нагрузка (т. е. преподавание математики для нематематических направлений и специальностей) была перераспределена с кафедр математического анализа и алгебры и геометрии на все кафедры факультета, в результате был изменен кадровый состав кафедр и их руководство. С целью унификации учебного процесса были пересмотрены рабочие планы и программы математических специальностей. Механико-математический факультет был переименован в факультет математики, механики и компьютерных наук, были получены лицензии на подготовку специалистов по направлениям Математика и компьютерные науки, Прикладная математика и информатика.

Сегодня математики в составе ИЕТН представлены пятью кафедрами. Это кафедры: вычислительной механики (к.ф.-м.н. доцент Е. С. Шестаковская), уравнений математической физики (д.ф.-м.н. проф. Н. А. Манакова), прикладной математики и программирования (д.ф.-м.н. проф. А.А. Замышляева), математического анализа и методики преподавания математики (д.ф.-м.н. доцент В. Л. Дильман), математического и компьютерного моделирования (д.ф.-м.н. проф. С .А. Загребина).

Физики представлены кафедрами оптоинформатики (д.ф.-м.н., профессор Н. Д. Кундикова) и физики наноразмерных систем (доцент, д.ф.-м.н. А. Г. Воронцов)

Исторически так сложилось, что организация химического направления в научной и учебной деятельности ЧПИ изначально была рассредоточена по различным кафедрам и факультетам.

Подготовка по специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» (ставшей при переходе на двухуровневую систему «бакалавриат – магистратура» направлением «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии») была начата в 1988 г. на кафедре водоснабжения и водоотведения Инженерно-строительного факультета. На этой же кафедре, впоследствии переименованной в кафедру водного хозяйства и промышленной экологии, а затем в кафедру общей и инженерной экологии, с 2001 г. велась подготовка по специальности «Природопользование», ставшей затем направлением «Экология и природопользование». На кафедре общей химии Металлургического (впоследствии Физико-металлургического) факультета с 2001 году был открыт набор на специальность «Химическая технология», сохранившей название при переходе на двухуровневую систему. И наконец, направление подготовки «Химия», набор на которое стартовал с открытием Химического факультета в 2007 году.

Для укрепления профессорско-преподавательского состава нового факультета были приглашены ведущие ученые химики со всего Челябинска (доктора наук, профессора Д. Г. Ким, В. И. Голованов, Н. В. Негуторов, кандидаты наук, доценты Е. В. Барташевич, Е. И. Данилина, Г. А. Лысова, Н. П. Нонишнева, И. В. Иняев. Чуть позже, в 2011 г., из Благовещенска были приглашены д.х.н., профессора В. В. Шарутин и О. К. Шарутина, а также к.х.н. В. С. Сенчурин, который защитил докторскую диссертацию спустя несколько лет работы в ЮУрГУ.)

В момент создания факультет состоял из 6 кафедр. Кафедра общей и инженерной экологии была поделена на кафедру экологии и природопользования и кафедру водоснабжения и водоотведения. Последняя осталась на Архитектурно-строительном факультете (бывшем ранее Инженерно-строительным), а первая была переведена на новый Химический факультет. Кафедра общей химии была разделена на четыре кафедры: аналитической, неорганической, органической химии и химической технологии. (заведующие – В. И. Голованов, Г. П. Животовская, Д. Г. Ким и Б. Ш. Дыскина соответственно).

Первым деканом, возглавившим факультет при создании, стал д.т.н., проф. Г. Г. Михайлов. В 2011 году факультет возглавил д.х.н. В. В. Авдин.

Факультет был создан в новом, специально построенном для него корпусе. Лаборатории были укомплектованы современным учебным и научным оборудованием. Такого богатого набора учебного химического оборудования, как на Химическом факультете ЮУрГУ, нет ни в одном другом вузе региона.

Сегодня химики представлены в ИЕТН двумя кафедрами – Теоретической и прикладной химии (д.х.н., профессор О. К. Шарутина) и Экологии и химической технологии (д.х.н., профессор В. В. Авдин)