物理：
是中国科学技术大学1958年建校时最早设置的老系之一，目前物理系有物理学、应用物理学(凝聚态物理方向、微电子学与固体电子学方向)、光信息科学与技术三个本科生专业，其中凝聚态物理和光学还是国家重点学科。有中科院量子信息重点实验室、安徽省光电子科学与技术重点实验室2个院省部级重点实验室，并且是自然科学学术期刊《低温物理学报》的所属单位。物理系是国家理科基础科学研究和人才培养基地及中国科学院博士生重点培养基地，毕业生中已有6人当选中国科学院或中国工程院院士。目前每届本科毕业生约80%左右的同学在国内外著名学府继续深造，由于专业基础过硬，综合素质高，物理系研究生毕业生受到相关用人单位的广泛欢迎，就业地点多分布在北京、上海等大中型城市以及海内外经济发达地区。
计算机科学与技术：
是中国科技大学的强势学科，不仅具有硕士、博士学位授予权，博士后流动站，而且具有增设二级学科的自主权。我国第一台通用计算机——107机就是在这里诞生的。目前本学科所辖的计算机软件与理论、计算机系统结构、计算机应用技术、信息安全四个二级学科均具有硕士、博士学位授予权，其中计算机软件与理论是国家重点学科，系统结构是省重点学科。依托计算机科学与技术一级学科，中国科学技术大学还成为了教育部和国家计委批准的首批建立国家示范软件学院的单位之一。
自动化：
成立于1958年，是国内首创的第一个自动化系。自动化系十分重视对学生创新能力的培养，要求学生具有坚实的数学和控制理论基础，能熟练掌握和应用电子、计算机、现代通信技术，并鼓励学生跨学科选修专业课程。高年级本科学生可以进入科研实验室参加前沿科研项目研究，也可以利用暑期到北京自动化所、沈阳自动化所、合肥智能所、北京声学所等科研单位参加大学生研究计划。