Godine 1853. osnovano je Prirodno-tehničko odeljenje Liceja, kao jedno od tri njegova odeljenja. U desetogodişnjem razdoblju (1863-1873. godine) prirodne nauke i matematika izučavaju se u okviru Tehničkog fakulteta Velike şkole, da bi se na kraju tog perioda, osnivanjem Prirodno-matematičkog odseka Filozofskog fakulteta, ove nauke vratile na Filozofski fakultet. Narednih sedamdesetak godina prirodne nauke i matematika se razvijaju u okviru Filozofskog fakulteta, sve do 1947. godine kada je Prirodno-matematički odsek Filozofskog fakulteta prerastao u samostalan Prirodno-matematički fakultet.

Godine 1990., reorganizacijom Prirodno-matematičkog fakulteta, tadaşnji Odsek za matematiku stiče poslovnu i organizacionu samostalnost, a status samostalne ustanove u sastavu Univerziteta u Beogradu Matematički fakultet dobio je 1995. godine konstituisanjem sopstvenih organa upravljanja i donoşenjem Statuta Fakulteta.

Od osnivanja do danas na ovom fakultetu diplomiralo je 4323 studenata, akademski naziv magistra stekla su 576 kandidata, doktoriralo je ukupno 361 lice. Iz reda nastavnika ovog fakulteta birano je deset članova Srpske akademije nauka i umetnosti.