มหาวิทยาลัยนเรศวร เดิมคือวิทยาลัยวิชาการศึกษาพิษณุโลก เป็นวิทยาเขตหนึ่งของวิทยาลัยวิชาการศึกษา ประสานมิตร ได้ก่อตั้งขึ้นเมื่อวันที่ ๒๕ มกราคม พ.ศ. ๒๕๑๐ พร้อมกับการจัดตั้งคณะวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ เปิดสอนหลักสูตรปริญญาการศึกษาบัณฑิต(กศ.บ.) ๕ สาขาวิชา คือ คณิตศาสตร์ ชีววิทยา ฟิสิกส์ เคมีและ วิทยาศาสตร์ทั่วไป วันที่ ๒๘ มิถุนายน พ.ศ. ๒๕๑๗ วิทยาลัยวิชาการศึกษาได้รับการยกฐานะเป็นมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ ดังนั้นวิทยาลัยวิชาการศึกษาพิษณุโลกจึงเปลี่ยนชื่อเป็นมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒพิษณุโลก และได้เปิดหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิตในสาขาวิชาต่าง ๆ ดังนี้ สาขาวิชาคณิตศาสตร์ ในปี พ.ศ. ๒๕๒๒ สาขาวิชาฟิสิกส์ ในปี พ.ศ. ๒๕๒๓ สาขาวิชาชีววิทยา ในปี พ.ศ. ๒๕๒๔ และสาขาวิชาเคมี ในปี พ.ศ. ๒๕๓๐
        มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ พิษณุโลก ได้รับการยกฐานะเป็นมหาวิทยาลัยนเรศวรเมื่อวันที่ ๒๙ กรกฎาคม พ.ศ. ๒๕๓๓ คณะวิทยาศาสตร์จึงได้รับการจัดตั้งตาม พ.ร.บ.มหาวิทยาลัยนเรศวร ฉบับ พ.ศ. ๒๕๓๓ เป็นต้นมา และได้เปิดหลักสูตรระดับปริญญาตรี ปริญญาโท และปริญญาเอก เพิ่มเติมดังต่อไปนี้
        พ.ศ. ๒๕๓๖ เปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิตสาขาวิชาจุลชีววิทยา (ปัจจุบันหลักสูตรนี้ ได้ย้ายไปสังกัดคณะวิทยาศาสตร์การแพทย์) และหลักสูตรปริญญาโทการศึกษามหาบัณฑิตร่วมกับ คณะศึกษาศาสตร์ ๒ สาขาวิชาคือ คณิตศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ศึกษา
        พ.ศ. ๒๕๓๗ เปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ และสาขาวิชาสถิติ พ.ศ. ๒๕๔๐ เปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาชีววิทยา
        พ.ศ. ๒๕๔๑ เปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาพลังงานทดแทน หลักสูตรนานาชาติ (M.S. Renewable Energy) ปัจจุบันหลักสูตรนี้ได้ย้ายไปสังกัดวิทยาลัยพลังงานทดแทน
        พ.ศ. ๒๕๔๔ เปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต ๓ สาขาวิชาคือ สาขาวิชาเทคโนโลยีสารสนเทศ สาขาวิชาคณิตศาสตร์ และสาขาวิชาเคมี
        พ.ศ. ๒๕๔๕ เปิดสอนหลักสูตรปริญญาโท และปริญญาเอก หลายสาขาวิชาดังนี้ หลักสูตร วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาสถิติประยุกต์ สาขาฟิสิกส์ประยุกต์ สาขาวิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ หลักสูตรวิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ สาขาวิชาคณิตศาสตร์ สาขาวิชาพลังงานทดแทน (ปัจจุบันหลักสูตรวิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต สาขาวิชาพลังงานทดแทน ได้ย้ายไปสังกัดวิทยาลัยพลังงานทดแทน ซึ่งขณะนี้เปลี่ยนชื่อเป็นวิทยาลัยพลังงานทดแทนและสมารต์กริดเทคโนโลยี)
        พ.ศ. ๒๕๔๕ ปิดหลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิตสาขาวิชาชีววิทยา
        พ.ศ. ๒๕๔๖ เปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาระบบสารสนเทศ และหลักสูตร วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาวิทยาศาสตร์สนเทศ
        พ.ศ. ๒๕๔๗ แยกภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีสารสนเทศ ออกจากภาควิชาคณิตศาสตร์
        พ.ศ. ๒๕๔๘ เปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาฟิสิกส์ประยุกต์ และเปิดหลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิตเทคโนโลยีชีวภาพ และวิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิตเทคโนโลยีชีวภาพ
        พ.ศ. ๒๕๔๙ เปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาเคมีอุตสาหกรรม
        พ.ศ. ๒๕๕๐ เปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต สาขาวิชาเคมี
        พ.ศ. ๒๕๕๑ เปิดสอนหลักสูตรปรัชญาดุษฎีบัณฑิต สาขาวิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์และ ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต สาขาวิชาฟิสิกส์ประยุกต์
        พ.ศ. ๒๕๕๒ เปิดสอนหลักสูตรปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (ปร.ด.) สาขาวิชาฟิสิกส์ประยุกต์
        พ.ศ. ๒๕๕๕ เปิดสอนหลักสูตรปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (ปร.ด.) สาขาวิชาเทคโนโลยีสารสนเทศ
        พ.ศ. ๒๕๖๐ เปิดสอนหลักสูตรปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (ปร.ด.) สาขาวิชาฟิสิกส์ และ หลักสูตรปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (ปร.ด.) สาขาวิชาสถิติ

        ในปัจจุบันนับตั้งแต่ปี พ.ศ. ๒๕๖๗ โดยการบริหารของคณบดี ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.อุทัย วิชัย ได้มีนโยบาย การบริหารและการพัฒนา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร ที่จำเป็นจะต้องได้รับความร่วมมือจาก ทุกภาคส่วน เพื่อให้เป็นคณะที่มีคุณภาพในระดับสากล ทั้งบุคลากรสายวิชาการและสายสนับสนุน โดยเฉพาะอย่างยิ่งนิสิตจำเป็นที่จะต้องมีการพัฒนาให้ก้าวหน้า อย่างต่อเนื่องทั้งด้านวิชาการ ความรู้ การวิจัย การดำรงอยู่ในสังคม และการนำพาสังคม ประเทศชาติ ไปสู่ความเจริญก้าวหน้า ทางวิทยาศาสตร์ ที่คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร ให้ความสำคัญเป็นหลัก โดยดำรงไว้ ซึ่งวัฒนธรรมความเป็นไทยอย่างยิ่ง