理学研究科では、2022年4月から従前の3つの専攻（素粒子宇宙物理学専攻、物質理学専攻、生命理学専攻）を1つの理学専攻に統合しています。
物理学、化学、生物学が複雑に絡み合って多様化する最先端科学研究においては、現状の縦割りの3専攻体制は融合研究の促進に十分とは言えなくなってきていることから、従来の体制を解消することで、世界に例を見ない真の学際研究の拠点と新しい教育体制の構築を目指しています。
理学専攻への統合に伴い、組織改編による新しい教育研究体制として、1専攻（理学専攻）の下に、専門性に応じて緩やかに連携した14のコースを設けています。博士前期課程1年春学期は、新設された大学院科目を中心に学び、大学院生に求められる共通的素養を養うことを目指します。
また、博士前期課程1年秋学期にコースに配属され、複数の研究室から副指導教員を選ぶことで研究室を横断・融合した共同研究への促進や幅広い視野を持った人材の育成に努めます。
また博士後期課程についても修了要件単位を新たに課し、コミュニケーション力やメンター力、学術論文作成能力を有する人材を育成します。
このような大学院教育と研究推進の結果、博士前期課程では修士論文の審査に合格することで修士（理学）の学位を授与し、博士後期課程では博士論文の審査に合格することで博士（理学）の学位を授与します。