学院招生专业名称为“理科试验班”，包含数学与应用数学、应用物理学、应用化学、生物工程、理论与应用力学、材料设计科学与工程六个专业，学院在学生第一学年末进行专业分流并实行动态进出机制，退出的学生可任意选择参与学校理学工学Ⅰ类、理学工学Ⅱ类、理学工学Ⅲ类之一的专业分流。

学院依托上海大学进入全球前1%的数学、物理、化学、生物、材料、工程科学等优势学科，联合校内相关专业学院以及中国科学院上海有机化学研究所、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、上海市材料基因组工程研究院等校外大平台共同培养基础学科拔尖创新人才和前沿交叉学科拔尖创新人才。

学院实施全覆盖的多层次导师制，全方位打造了从基础课程到专业课程的一流师资队伍，包括两院院士、海外名师、国家级人才计划特聘教授、国家杰青、上海市特聘教授、上海高校特聘教授等杰出科学家，现有任课教师230人，其中正教授占43.9%，外教13人，校外15人，并为每位学生1:5配备全程导师，1:1配备学业导师，提供量身定做的个性化培养方案。

学院具有一套特色人才培养体系：一轴两翼。一轴是指具有深度、广度和高度的基础扎实、注重前沿的课程体系，两翼是指依托钱伟长讲坛和伟长书院两种方式，搭建一个内涵丰富、形式多样的课外平台。

2022年起，上海大学在学院试点实施3+1+X学制的本硕博一体化拔尖人才培养项目，通过制定、实施本硕博一体化的人才培养方案，进行定向培养，以基础扎实、能力卓越、全面发展为培养目标，培养和造就一批具有家国情怀、执着追求、勇攀高峰的基础学科拔尖人才。