创新立校
1956年，党中央发出“向现代科学进军”的号召，制定出《1956-1967年科学技术发展远景规划》，新中国的科技事业进入了快速发展阶段。当时的中国，最新技术的应用尚处在萌芽阶段，科技战线急需补充优秀的后备力量。于是，利用中国科学院自身优势创办一所培养新兴、边缘、交叉学科尖端科技人才的新型大学成为当务之急。
1958年5月9日，中科院党组向聂荣臻副总理呈递办学报告，并聘请华罗庚、钱学森、马大猷、贝时璋、严济慈、吴有训、柳大纲、赵九章、赵忠尧等一批国内科学家兼任校系领导。
困境求进
1966年，“文革”爆发，中国科大的教学科研工作被迫停顿。1970年，迁入安徽省合肥市办学。南迁使学校仪器设备损失2/3，教师流失50%以上，教学、生活用房严重不足，截至1972年，全校讲师以上职称的教师不足百人。
1975年，学校在全国范围内挑选了300多名1967-1970届毕业生，举办“回炉班”，经过两年以上的培训后补充师资。
1977年8月，中国科学院在北京召开了中国科大第一次工作会议，提出科大既要成为教学中心，又要成为科学中心，并制订了一系列拨乱反正的改革措施。
稳步发展
80年代末，科大制定大学生科研计划，设立专项科研经费，开放部分实验室供学生使用；大力发展新型工程技术学科。
1983年12月，邓小平在一份关于中国科大的报告上批示：“据我了解，科技大学办得较好，年轻人才较多，应予扶持。”
1984年，学校被国务院批准为“七五”期间国家重点建设的高校之一。
1992年，科大入选“211”工程。
1998年5月，科大入选“985”工程。
1999年12月，合肥经济技术学院并入中国科学技术大学。
崭新时期
自2000年至2012年，该校共有21项成果28次入选中国十大科技进展新闻、中国基础科学研究十大新闻和中国高等学校十大科技进展。
2007年国家第三批重点学科评选中，入选8个一级学科国家重点学科，其中理学6个。
2008年，理学博士点国家重点学科覆盖率达到100%，工学博士点国家重点学科覆盖率达到40%。
2012年、2013年，自然出版集团（NPG）发布《自然出版指数中国》报告，中国科大获选为中国大陆高校第一名。
2017年9月，成为首批一流网络安全学院建设示范项目高校 。入选首批“双一流”世界一流大学A类建设高校 。12月23日，中国科学技术大学生命科学与医学部揭牌成立，安徽省立医院成为中国科学技术大学附属第一医院 。
2018年4月，国务院学位委员会印发《关于高等学校开展学位授权自主审核工作的意见》及学位授权自主审核单位名单，中国科学技术大学获准开展学位授权自主审核。4月26日，中国科大与中国电子科技集团公司签署战略合作协议。
办学规模
截至2018年5月，现有20个学院（含5个科教融合共建学院）、30个系，设有研究生院，以及苏州研究院、上海研究院、中国科大先进技术研究院。有数学、物理学、力学、天文学、生物科学、化学共6个国家理科基础科学研究和教学人才培养基地和1个国家生命科学与技术人才培养基地。
| 学院 | 下属系部 |
|---|
中国科学技术大学少年班学院 | |
中国科学技术大学数学科学学院 | 数学系 | 计算与应用数学系 | 概率统计系（筹） |
中国科学技术大学物理学院 | 物理系 | 近代物理系 |
| 天文学系 | 光学与光学工程系 |
中国科学技术大学化学与材料科学学院 | 化学物理系 | 材料科学与工程系 | 化学系 |
| 高分子科学与工程系 | 化学实验教学中心 | |
中国科学技术大学生命科学学院 | 分子生物学与细胞生物学系 | 系统生物学系 |
| 神经生物学与生物物理学系 | 医药生物技术系 |
中国科学技术大学工程科学学院 | 近代力学系 | 精密机械与精密仪器系 |
| 安全科学与工程系 | 热科学和能源工程系 |
中国科学技术大学信息科学技术学院 | 电子工程与信息科学系 | 电子科学与技术系 |
| 自动化系 | 信息安全专业 |
中国科学技术大学地球和空间科学学院 | 地球物理与行星科学技术系 | 地球化学与环境科学系 |
中国科学技术大学管理学院 | 工商管理系 | 管理科学系 | 统计与金融系 |
| MBA中心 | MPA中心 | |
中国科学技术大学人文与社会科学学院 | 科技传播与科技政策系 | 科技史与科技考古系 |
| 外语系 | 科技哲学教学研究部 |
| 马克思主义理论教学研究部 | 人文素质教学研究部 |
| 体育教学部 | 现代艺术中心 |
| 中国科学技术大学计算机科学与技术学院 | |
中国科学技术大学核科学技术学院 | |
中国科学技术大学环境科学与光电技术学院 | |
中国科学技术大学软件学院 | |
中国科学技术大学公共事务学院 | |
中国科学技术大学苏州研究院 | |
中国科学技术大学上海研究院 | |
中国科学技术大学北京教学与管理部 | |
