Як самостійний підрозділ створений 1940 року після реорганізації фізико-математичного факультету. Науково-освітня діяльність у галузі математики й механіки  розпочалася в Київському університеті  від самого моменту його заснування. Спочатку в складі філософського факультету діяло фізико-математичне відділення, 1849 року на його основі створено однойменний  факультет.
Тут працювали  і працюють всесвітньо відомі вчені: академіки Микола Боголюбов, Олександр Динник, Михайло Лаврентьєв, Олександр Ішлінський, Юрій Митропольський, Віктор Глушков, Микола Кільчевський, Борис Гнєденко, Гурій Савін, Іван Ляшко, Володимир Королюк, Юрій Березанський, Анатолій Самойленко, Микола Перестюк.
Нині механіко-математичний факультет – провідний в Україні серед факультетів свого профілю. У його структурі дев’ять кафедр та два науково-дослідних підрозділи. На факультеті на постійній основі працюють 86 науково-педагогічних працівників (серед них 30 докторів і 53 кандидати наук, 25 мають вчене звання професора і 36 – доцента). Викладачі факультету – автори монографій, підручників та збірників задач, за якими вивчають різні розділи математики та механіки в багатьох українських та зарубіжних вищих навчальних закладах.