南京大学数学系源于中央大学数学系和金陵大学数学系。中大数学系的前身是1920年成立的南京高师数学系，创办者是熊庆来教授。1952年高等院校调整，成立了南京大学数天系，1958年天文从数天系分离成立天文学系，1978年计算机技术从数学系分离成立计算机系，此后数学系的基本格局保持不变。
南京大学数学系以历史悠久、实力雄厚、治学严谨而著称。自建系以来，一批杰出的数学家先后在系执教，奠定了该系的学科构架和特色，形成较为完备的教学体系，其学术影响一直处于国内领先地位，并具有一定的国际声誉。现为国家理科基础科学、应用科学研究和教学人才培养基地。该系毕业生中涌现出田刚、戴建岗这样的国际一流数学家，以及像春兰集团总经理陶建幸这样的著名企业家，近年培养的一大批优秀毕业生也开始在各自的工作岗位上崭露头角。诺贝尔奖获得者杨振宁在南京大学的一次座谈会上特别提到南京大学数学系本科毕业生在教学、科研中取得的成绩。他说，在美国两位最出色的华人数学家是田刚、夏志宏，他们都是南大毕业的。
自1999年起，根据教育部要求，原有的数学、计算数学及其应用软件、统计与概率、运筹学、应用数学等本科专业合并为数学与应用数学、信息与计算科学、统计学三个本科专业。数学系现设有三个本科专业：数学与应用数学专业、信息与计算科学专业、统计学专业。1988年该系的基础数学被评为国家重点学科，2000年基础数学再次被评为国家重点学科。2007年该系数学成为国家一级学科重点学科。数学系现拥有国家一级学科重点学科、国家理科基础科学研究和教学人才培养基地、数学一级学科博士点(即在数学学科的所有方向均可进行硕士生、博士生培养)及博士后流动站，形成了本科生、硕士生、博士生和博士后的完整培养体系。数学与应用数学专业现为教育部高等学校"第一类特色专业建设点"、江苏省高等学校品牌专业建设点，信息与计算科学专业现为江苏省高等学校品牌特色专业建设点。
该系师资力量雄厚，全系现有教师64人，其中教授24名(包括***特聘教授3名、国家***基金获得者4名、博士生导师20名)，副教授28名，具有博士学位的教师占教师总数的90%。现有在校本科生学生约560人，博士、硕士研究生181人、在站博士后研究人员10人。在各主流学科方向均有博士生导师作为学科带头人。该系的教师先后参加国家"攀登计划"中的非线性科学项目、"863计划"、"973项目"、数学天元重点资助项目、国家自然科学基金项目等重大科研项目，并承担多项与经济建设、社会发展密切相关的研究课题，取得了丰硕成果及巨大的经济效益。在近几年完成的70余项国家及部、省级科研项目中，获得各类奖励30余项,其中有国家自然科学二等奖、中国高校自然科学一等奖，江苏省科学进步一等奖等高级别奖项。特别是近年来一些青年学者已成为各学科的学术骨干和学术带头人，取得了一些具有国际影响的成果，已获得2项"求是***学者奖"和1项"晨兴数学奖"，有3人被聘为教育部***奖励计划特聘教授，4人获得国家***基金，2人获得教育部优秀青年教师奖励基金。该系***特聘教授程崇庆为首届"晨兴数学奖"唯一一位中国内地获奖者。
依托数学系南京大学成立了现代数学研究所，所长为中科院院士、美国麻省理工学院教授田刚博士。该所的工作为科学研究、学术交流和***数学人才(硕士、博士)的培养提供了一个平台。
该系图书室藏有国内外(主要是国外的)各种数学书籍、期刊等6万余部(种)，是国内高校少数的几所收藏较为齐全的数学专业图书室之一。系微机中心实验室设备齐全，为教学实习和科研提供了良好的条件。该系还主办全国《高等学校计算数学学报》、《南京大学学报数学半年刊》、《分析，理论及应用》等国内数学核心期刊。
该系采用分流培养模式，对学生实施因材施教，积极鼓励学生奋发学习，健康成才。除了学校设立的各类奖学金外，该系还利用社会资助设立了"徐曼英奖学金"、"李定文教授纪念奖学金"等系级奖学金，用以奖励品学兼优的本科生和研究生。
该系从用人单位的需求着手，致力于提高学生的综合素质、培养各行各业的领袖人才，逐渐探索出了一条名校与名企携手，"送出去、请进来"的改革之路。与华为3COM公司合作，成立了南京大学数学系—华为3COM网络学院，对学生进行华为3COM的认证培训;与西门子PSE南京公司合作，举办西门子—南大数学系暑期训练营，并选拔学生赴西门子实习;与人民银行、移动通信、平安保险等公司合作，按照不同专业安排毕业班的学生进入相关行业进行社会实践。
近年来，该系毕业生因具有扎实的基础知识、较强的观察能力、抽象思维能力和创造潜力而受到IBM、Google、华为、中兴等知名企业以及各级政府机关、高校、研究机构、金融保险等用人单位的青睐。同时每年有超过30%的毕业生进入美、欧顶尖大学(如Princeton大学、Harvard大学、Stanford大学、法国高等师范学院、巴黎综合工科学院)和国内一流院校(如北京大学、清华大学、中国科学院)继续深造。
