数理与光电工程学院的前身是1978年两校合并后成立的基础课部。2001年更名为理学部，2008年11月成立理学系。2013年4月，在学校大力发展理科的战略背景下，理学系更名为理学院，学院进入一个新的快速发展时期。随着学院不断发展壮大，2021年5月学院更名为数理与光电工程学院。目前，学院已发展成为管理理念先进、教学科研并重、学科优势明显的人才培养基地，是当前学校重点扶持建设的学院之一。

学院下设光电科学与技术系、材料物理系、应用数学系、公共数学教学部、大学物理实验中心5个教学单位。有校级研究所1个，即湖北汽车工业学院先进功能材料与光电技术研究所，下设汽车动力电池研究室、光电材料与器件研究室、新型微纳材料与器件研究室、量子材料与器件研究室、新型光学材料研究室、光电精密测量研究室、光刻光源研究室、机器视觉研究室、量子光学与量子信息研究室、全息技术与武当文化研究室等10余个研究室。学院师资力量雄厚，拥有一支师德高尚、学风严谨、水平一流的教学、科研队伍。学院现有教职工75人，其中专任教师63人，包括教授4人，副教授20人，博士生导师1人，硕士生导师19人，博士22人，具有硕士以上学历54人。教师中有国家级优秀教师、十堰市优秀中青年拔尖人才、十堰市青年岗位能手各1人。学院教师大多数毕业于国内外知名学府和科研机构，形成了以中年教师为核心，青年教师为主力，年龄结构合理的教学、科研团队。

学院依托优势平台、人才队伍和创新精神开创了良好的科研工作局面，承担了多项国家自然科学基金、省自然科学基金等教科研任务，拥有湖北省教育厅科技创新团队1个、校级科研团队2个。近5年，数理与光电工程学院共承担各类科研项目31项，其中国家自然科学基金项目5项，省部级科研项目8项，市厅级科研项目24项，签订横向课题3项，发明专利7项，获省部级以上科技奖励6项，市厅级科技奖励12项，出版教材4部，著作9部，公开发表科研论文215篇，其中Nature1篇、SCI收录论文70篇、EI收录论文21篇、中文核心论文45篇，1篇论文入选ESI高被引论文。多项研究成果在企业得到应用，产生了良好的经济和社会效益。

学院目前拥有光电信息科学与工程、材料物理、数学与应用数学、新能源材料与器件四个本科专业。其中，光电信息科学与工程是湖北省战略性新兴(支柱)产业人才培养计划专业，包含光电技术、光机电一体化两个专业方向，于2005年开始招生。材料物理、数学与应用数学、新能源材料与器件专业分别于2013年、2015年、2020年纳入全国普通高等学校招生计划。学院于2018年成功获批“光学工程”一级学科硕士点。学院现有一级学科硕士点1个（光学工程）、二级学科硕士点2个（材料物理与化学、机械电子工程），硕士专业学位授权点1个（电子与通信工程）。

学院注重学生工程实践能力和创新能力培养。人才培养和服务社会等方面特色鲜明，与晶科能源股份有限公司、中汉动力科技有限公司、中国建设银行十堰市分行等十余家企业建立了校外专业教学、实践教学基地,通过开展物理创新实验设计竞赛、大学生课外科技作品竞赛、数学建模竞赛、课题研究、企业实践等方式培养基础知识扎实、创新能力较强、符合社会需求的应用型创新人才。毕业生受到用人单位的普遍认可，就业率连续多年保持在94%以上，每年有毕业生在晶科能源股份有限公司、比亚迪股份、郑州宇通、中国电信股份有限公司、中汉动力科技有限公司、中国邮政储蓄银行股份有限公司、中国平安人寿保险股份有限公司等500强企业就业。考研上线率始终保持在20%以上，多年来排名全校第一，学院多次获得“就业工作先进单位”称号。

学院秉承“求是创新”的校训精神，在长期锐意进取中取得了一系列重要成就，为进一步发展打下了坚实的基础。“十四五”期间，学院将认真贯彻党的教育方针落实立德树人根本任务，紧紧围绕学校升大目标，大力加强教学、师资、学科与科研基地建设，着力提升人才培养质量、科技创新能力和服务社会水平，力争将数理与光电工程学院建设成为基础课教学和本科教育水平较高，学科力量较强，有一定研究生教育规模，在湖北省同类学院中有一定影响力的教学研究型学院。