本校為充實院系，加強科學教育，於民國五十八年，經第二十七次校務會議及第三六一次行政會議決議，將「文學院」改為「文理學院」，增設數學系，於五十九年經教育部臺(59)高字第八四六三號令核淮，正式成立數學系，並自五十九學年度開始招生，首屆共計招收四十二人，此為本校發展史上一重要里程碑。首任系主任為當時國內數學界資深且著名之數學教育家鄧靜華教授。當時本系之發展目標不但鼓勵學生於純數學之研究，同時更進一步向應用數學方面努力，並儘可能與本校法、商學院各有關科系配合，希冀於作業研究、電腦科學、保險精算及數理經濟上培育人材。

爾後由於電子計算機的迅速發展，以及工商界對應用數學人才的需求甚殷，為配合時代潮流，本系於民國六十三年，正式改名為「應用數學系」，師資陣容日益充實，課程亦不斷更新。為提升本系學術水準，於民國七十六年成立碩士班、民國八十八年成立博士班。

近年來，除了致力於應用數學的研究與教學外，更配合本校發展特色，推動與其他院系的合作，和教師研習中心合作開設了「中等學校教師第二專長數學學分班」，提供中學教師一個進修與取得合格數學教師資格的管道；與商學院共同規畫設立了「數理財務」大學學程、「財務工程」碩士學程，提供同學們邁向財務、金融領域發展的絕佳機會。同時為善盡服務社會的責任，彰顯本系功能，於民國九十四年成立「數學教學碩士在職專班」(民100年已停招)，中等學校教師可藉此管道進修，並取得碩士學位。