Године 1853. основано је Природно-техничко одељење Лицеја, као једно од три његова одељења. У десетогодишњем раздобљу (1863-1873. године) природне науке и математика изучавају се у оквиру Техничког факултета Велике школе, да би се на крају тог периода, оснивањем Природно-математичког одсека Филозофског факултета, ове науке вратиле на Филозофски факултет. Наредних седамдесетак година природне науке и математика се развијају у оквиру Филозофског факултета, све до 1947. године када је Природно-математички одсек Филозофског факултета прерастао у самосталан Природно-математички факултет.

Године 1990., реорганизацијом Природно-математичког факултета, тадашњи Одсек за математику стиче пословну и организациону самосталност, а статус самосталне установе у саставу Универзитета у Београду Математички факултет добио је 1995. године конституисањем сопствених органа управљања и доношењем Статута Факултета.

Од оснивања до данас на овом факултету дипломирало је 4323 студената, академски назив магистра стекла су 576 кандидата, докторирало је укупно 361 лице. Из реда наставника овог факултета бирано је десет чланова Српске академије наука и уметности.