수, 공간, 함수 등을 고도로 추상화한 언어인 수학은 엄밀함과 아름다움을 모두 가진 새로운 명제의 발견을 추구한다. 이러한 수학적 발견은 자연 및 사회현상의 문제들을 수량화하고 구조화하여 문제의 본질을 명백히 이해할 수 있게 만드는 토대가 되기도 한다. 연세대 수학과는 수학의 각 분야에서 주요 가설들을 해결할 뿐만 아니라 자연과학, 사회과학 그리고 산업영역에서 혁신을 유도하는 연구와 교육을 제공한다. 1919년 첫 졸업생 배출을 시작으로 수많은 동문들이 연세 수학을 거쳐서 학계, 산업계, 컴퓨터, 계산과학, 정보 기술, 금융 등의 다양한 분야에서 창조적인 능력을 발휘하고 있다.

물리학은 우리 우주를 구성하고 있는 시공간과 물질 및 장이 상호작용하며 펼쳐내는 광범위하고 다양한 현상을 연구하는 자연과학 분야이다. 가장 기본적인 물질 구성 요소인 쿼크부터 원자, 분자 및 고체와 천체에 이르기까지 우리 세상의 모든 것에 대한 궁극적인 이해를 추구하는 것을 목표로 삼고 있다. 여기서 얻어지는 발견과 지식은 인류 문명 발달에 있어서 기념비적 업적으로 자리잡고 있으며 또한 관련 과학기술과 현대문명에 막대한 파급효과와 부가가치를 가져왔다. 물리학과는 1915년 우리나라 최초로 창립된 수물과의 전통을 이어가며 연구와 교육에 매진하고 있으며 배출된 수많은 동문들은 지난 백 년 동안 다양한 분야에서 새로운 사회 발전을 위해 크게 기여해 왔다.

화학이란 물질의 구조, 성질, 변화를 분자수준에서 이해하고자 하는 자연과학의 중심학문으로서, 그 연구 대상은 원자로부터 생명체에 이르기까지 매우 광범위하다. 화학은 우리의 일상생활과 밀접히 연관된 기초과학일 뿐만 아니라, 환경, 에너지, 생명 분야 및 차세대 신산업을 창출하는 중심에서 제반 학문을 이끌어 가고 있다. 연세대 화학과는 미래의 중심과학을 선도할 창의적이며 우수한 글로벌 리더 양성을 위한 교육과 연구 환경을 제공한다. 1917년 국내 최초의 화학교육을 시작한 연세대학교 화학과는 수 많은 전문 인력을 양성하여 국내의 학계 및 산업계 발전에 이바지 해 왔으며, 세계적인 화학과로 도약하고 있는 중이다.

지구시스템과학은 수학, 물리, 화학, 생물 등의 기초과학 지식을 기반으로 인류 및 모든 생명체의 유일한 삶의 터전인 지구를 연구하는 학문이다. 즉, 지구의 구성물질과 분포상태, 지구 내부구조, 지각의 형성 및 진화, 지구에 살았던 생물의 진화와 절멸 과정 등을 통해 지구시스템을 이해하고, 이를 다양한 응용 연구분야에 활용하여 미래사회의 가장 핵심적인 화두인 지구정보시스템 구축, 석유자원 및 천연자원의 개발 및 활용, 수자원을 포함한 지구환경 문제 등에 대한 세계적 관심의 증가로 21세기를 주도하는 종합적인 학문으로 발전하고 있다. 연세대학교 지구시스템과학과로 개칭한 이래 석유를 포함한 자원문제, 살아있는 지구의 오염으로 인한 지구환경 문제에서부터 행성에 우주선을 보내는 분야에까지 지구시스템과학의 다양한 분야에 대한 활발한 교육과 선도적인 연구를 수행하고 있다. 연세대학교 지구시스템과학과 동문들은 석유공사를 비롯한 각종 정부출연 공사 및 정부관련 기관과 국내외 대학 및 연구소, 대기업을 비롯한 산업체 등에서 활발한 활동을 하고 있다.

인류는 21세기에 들어 빅뱅 패러다임 안에서 우주의 발달과정을 과학적으로 설명할 수 있게 되었다. 우주론적 이해를 바탕으로 별, 은하, 행성, 생명의 탄생을 설명하는 것은 인류 최대의 과제이다. 이 우주시대에, 세계 각국은 천문우주 분야에 그 어느 때 보다 많은 인력과 재원을 투자하고 있다. 우리나라도 2030년경 관측개시를 목표로 하는 세계최대 거대마젤란망원경프로젝트에 미국 호주와 어깨를 나란히 하며 적극적으로 참여하고 있다. 이와 더불어, 제임스웹우주망원경, TMT, ALMA, SKA 등 획기적인 관측장비가 이미 활약 중이거나 곧 건설될 예정이다. 실로 천문우주학의 빅뱅 시기이다. 인공위성 제작, 관리, 운용 역시 우주시대의 핵심 분야로 주목받고 있다. 우리 학과는 우주론, 은하의 형성과 진화, 항성과 항성종족의 진화, 천문관측기기, 인공위성 과학 등 우주시대에 걸맞은 최첨단 과학을 연구하고 교육함으로써 인류의 천문우주학 르네상스를 이끌고 있다.

대기과학은 수학, 물리, 화학, 생물 등의 기초과학 지식을 기반으로 관측과 실험, 원격탐사, 이론개발, 수치실험을 통하여 기상과 기후 및, 이와 연관되어 아래로는 해양, 지표, 생물 현상 그리고 위로는 우주 환경과 맞닿아 있는 열권-전리권과의 관계를 이해하고 예측하는 학문이다. 최근 들어 첨단 관측 기술의 개발, 인공위성과 레이더의 발전, 대기와 해양의 움직임을 현실적으로 모사하는 수치모형의 개발과 슈퍼컴퓨터의 발달로 대기과학은 급속히 발전하고 있다. 현재 대기과학은 전통적인 일기예보의 영역 외에 21세기의 가장 중요한 지구환경 및 신우주시대 핵심문제로 대두되고 있는 기후변화, 지구 온난화, 대기 오염, 오존층 파괴, 이상기후, 그리고 전파 통신 장애 및 저궤도 우주비행 등에 대한 해결책을 제시할 수 있는 학문으로 자리매김하고 있다.