Fakultas yang mengasuh Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam di Universitas Gadjah Mada diresmikan berdirinya pada tanggal 19 September 1955 dengan Surat Keputusan Menteri Pendidikan, Pengajaran dan Kebudayaan tanggal 15 September 1955 nomor 53759/Kab. Dalam surat keputusan ini fakultas tersebut masih merupakan fakultas gabungan dengan Fakultas Teknik yang disebut Persatuan Fakultas Ilmu Pasti dan Alam dan Fakultas Teknik. Sejak tanggal 1 September 1956.Fakultas Ilmu Pasti dan Alam (disingkat FIPA) mulai memisahkan diri dari Fakultas Teknik.Pada saat diresmikannya sebagai Fakultas Persatuan, FIPA baru mempunyai satu Jurusan yang waktu itu disebut Bagian Ilmu Pasti. Jurusan ini sebenarnya sudah ada sejak tahun 1950 yaitu sebagai jurusan pada Bagian Teknik Sipil Fakultas Teknik.
Pada saat FIPA mulai berdiri sendiri sebagai Fakultas (1 September 1956), mulai dibuka jurusan baru yang waktu itu disebut Bagian Ilmu Alam, kemudian pada tanggal 1 September 1960 ditambah satu jurusan lagi yaitu bagian Ilmu Kimia. Mulai tanggal 28 Desember 1982, nama FIPA diubah menjadi FMIPA (Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam) dan sampai saat ini memiliki 3 Jurusan yaitu Jurusan Fisika, Jurusan Kimia dan Jurusan Matematika.
Pada saat diresmikannya sebagai Fakultas Persatuan, FIPA baru mempunyai satu Jurusan yang waktu itu disebut Bagian Ilmu Pasti. Jurusan ini sebenarnya sudah ada sejak tahun 1950 yaitu sebagai jurusan pada Bagian Teknik Sipil Fakultas Teknik. Pada saat FIPA mulai berdiri sendiri sebagai Fakultas (1 September 1956), mulai dibuka jurusan baru yang waktu itu disebut Bagian Ilmu Alam, kemudian pada tanggal 1 September 1960 ditambah satu jurusan lagi yaitu bagian Ilmu Kimia. Mulai tanggal 28 Desember 1982, nama FIPA diubah menjadi FMIPA (Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam) dan sampai saat ini memiliki 3 Jurusan yaitu Jurusan Fisika, Jurusan Kimia dan Jurusan Matematika.
Sejak masih menjadi fakultas gabungan sampai memisahkan diri dari Fakultas Teknik, kantor dan kegiatan perkuliahan masih diselenggarakan di gedung Fakultas Teknik lama yaitu di jalan Jetisharjo no. 1 Yogyakarta. Kegiatan praktikum fisika dasar dan perbengkelan masih diselenggarakan di kompleks Fakultas Kedokteran lama yaitu di Mangkubumen.Mulai bulan November 1960, FIPA menempati gedungnya yang baru di Sekip Unit III. Kuliah-kuliah dan kantor fakultas mulai dipusatkan di gedung ini walaupun sebagian kegiatan masih diselenggarakan di Jetisharjo dan kompleks Mangkubumen. Secara berangsur-angsur dibangun gedung-gedung tambahan, baik di sebelah utara gedung Sekip Unit III maupun di daerah Sendowo. Pada tahun 1967, Laboratorium Fisika Dasar dipindahkan dari Mangkubumen ke gedung sementara disebelah utara Sekip Unit III. Pada tahun 1970, Laboratorium ini dipindahkan lagi dan bersama Laboratorium Elektronika ditempatkan di gedung-gedung semi permanen di Sendowo sebelah selatan Fakultas Biologi. Bangunan bekas Laboratorium Fisika Dasar tersebut sejak itu dipergunakan untuk Laboratorium Kimia Analitik.
Sampai dengan tahun 1986, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam memiliki prasarana fisik bangunan seluas 13.925 m2 dan Perpustakaan dengan jumlah buku sebanyak 10.529 buah dan jumlah judul buku sebanyak 4.297 buah. Dalam tahun 1987, melalui pengembangan dengan bantuan Proyek Bank Dunia IX, sarana perpustakaan telah ditingkatkan menjadi 13.929 buah buku dengan 5.954 buah judul, dan prasarana fisik bangunan juga ditambah dengan 1369 m2 ruangan kantor fakultas dan 3764 m2 gedung laboratorium kimia sehingga seluruhnya manjadi 19.058 m2.
Dengan telah dibangunnya gedung administrasi fakultas dan laboratorium kimia di Sekip Utara oleh Proyek Bank Dunia IX, maka mulai Februari 1989 Kantor Administrasi FMIPA dan Jurusan Fisika, Jurusan Kimia telah menempati gedung-gedung baru di Sekip Utara tersebut. Pada bulan Februari 1994 terjadi musibah kebakaran di gedung Sekip Unit III. Sepertiga gedung tersebut, yakni seluas kurang lebih 1200 m2 rusak berat dan tidak dapat digunakan lagi. Seluruh ruang laboratorium Kimia Organik, laboratorium Komputasi dan ruang Perpustakaan Program Pasca Sarjana Matematika beserta seluruh isinya berupa peralatan laboratorium, bahan praktikum dan penelitian, buku, majalah, journal dan lain-lain musnah terbakar.
Pada awal tahun ajaran 1995/1996 telah selesai dibangun gedung baru untuk jurusan Fisika, sekalipun baru sebagian dari rencana semula. Sementara itu telah dimulai pula pembangunan gedung baru untuk jurusan Matematika dan jurusan Kimia. Pada awal tahun 1996, sebagian besar pembangunan gedung baru tersebut telah diselesaikan dan semua kegiatan perkantoran dan hampir semua kegiatan akademik sudah berada di Sekip Utara.
Pada awal tahun 2003 telah selesai dibangun sebuah gedung berlantai tiga seluas 1.506,90 m2 sehingga total luas bangunan menjadi 22.552 m2 gedung baru tersebut untuk penyelenggaraan kuliah dan Pusat layanan Internet Mahasiswa (Student Internet Center).
Sejak saat berdirinya sampai tahun 1980, Fakultas menyelenggarakan program pendidikan Sarjana Muda dan program pendidikan Sarjana. Program pendidikan Sarjana Muda memerlukan waktu 3 tahun, diakhiri dengan pemberian gelar Sarjana Muda (Baccalaureat) dan bersifat terminal. Program pendidikan Sarjana memerlukan 5 tahun dan diakhiri dengan pemberian gelar Sarjana. Sejak ditetapkannya stratifikasi pendidikan tinggi dengan Keputusan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan No. 0124/U/1979, mulai tahun ajaran 1980/1981, Fakultas menyelenggarakan Program Pendidikan S1 yang merupakan program pendidikan 8 sampai 9 semester dengan pencapaian gelar Sarjana S1. Dalam Program Pendidikan S1 ini, Program Pendidikan Program Sarjana Muda tidak lagi bersifat terminal walaupun sampai akhir 1986 gelar Sarjana Muda tetap diberikan kepada para mahasiswa yang telah memenuhi persyaratan tertentu.
Mulai tahun 1987 tidak lagi diberikan gelar Sarjana Muda. Semenjak tahun 1994, gelar resmi untuk lulusan program S1 FMIPA adalah Sarjana Sains (S.Si.). Khusus untuk Program Studi Ilmu Komputer sejak tahun 2000 memakai gelar S.Kom.
Sampai dengan tahun 1985, fakultas menyelenggarakan tiga macam program studi yang masing-masing merupakan kesatuan rencana belajar yang dinyatakan dalam suatu program kurikulum. Program Studi Fisika, Kimia dan Matematika yang masing-masing diselenggarakan di Jurusan Fisika, Kimia dan Matematika.
Pada tahun ajaran 1985/1986, dibuka program khusus D3 Kependidikan MIPA berstrata SO yang bertujuan memberikan kewenangan mengajar di tingkat SMTP dan SMTA, melalui pembentukan kompetensi profesional dalam bidang Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Sesuai dengan surat keputusan Direktur Pembinaan Sarana Akademis Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi No. 695/D2/1991, mulai tahun ajaran tahun 1991/1992, FMIPA tidak lagi menerima mahasiswa baru untuk program khusus ini. Mulai tahun ajaran 1994/1995 tidak diselenggarakan lagi program D-3 Kependidikan Biologi dan MIPA.
Semenjak tahun kuliah 1987/1988, Jurusan Matematika membuka dua program studi baru yaitu Program Studi Statistika dan Program Studi Ilmu Komputer, begitu pula Jurusan Fisika membuka dua program studi baru yaitu Program Studi Geofisika dan Program Studi Elektronika dan Instrumentasi.
Pada tahun 1998/1999 telah dibuka program D3 Komputer dan Sistem Informasi sesuai dengan keputusan No.:2.305/DIKTI/KEP/1998, Tanggal 19 Agustus 1998 dengan strata S0. Tahun 1999/2000 dibuka pula D3 Elektronika dan Instrumentasi.
Program Magister Science (S2) semula hanya meliputi bidang studi Fisika dan Kimia. Namun mulai tahun ajaran 1992/1993, ditambah dengan bidang studi Matematika sesuai dengan SK. DIKTI No. 128/DIKTI/Kep/1992. Bidang Studi Fisika meliputi pola minat geofisika. Untuk bidang Studi Matematika sejak tanggal 11 April 1992 dibuka pola minat ilmu komputer. Sedangkan pada tahun ajaran 1999 Fakultas MIPA membuka pula Program Magister Ilmu Komputer dengan SK DIKTI No. 259/DIKTI/KEP/1999, tanggal 27 Mei 1999.
Beberapa gedung di FMIPA UGM ikut terkena dampak kerusakan akibat musibah gempa bumi yang melanda kawasan Yogyakarta tanggal 27 Mei 2006. Kerusakan terparah terjadi di Gedung Fisika sayap barat Sekip Utara, sedang gedung-gedung yanglain mengalami tingkat kerusakan ringan hingga sedang. Semua kerusakan tersebut telah diperbaiki dan digunakan lagi pada awal semester I Tahun akademik 2006/2007
Pada tahun 2010, proposal pembentukan Jurusan Ilmu Komputer dan Elektronika (JIKE) yang diajukan fakultas sejak tahun 2006 pada akhirnya disetujui oleh UGM. Dalam struktur organisasi, JIKE menaungi dua program studi yaitu Program Studi Elektronika dan Instrumentasi, yang berpindah dari Jurusan Fisika, serta Program Studi Ilmu Komputer, yang berpindah dari Jurusan Matematika.
Berdasarkan Peraturan MWA Nomor 4/SK.MWA/2014 tentang Organisasi dan Tata Kelola UGM, Peraturan Rektor UGM Nomor 809/P/SK/HT/2015 tentang Struktur Organisasi dan Tata Kelola Fakultas di Lingkungan UGM, dan Keputusan Rektor UGM Nomor 1619/P/SK/HT/2015 tentang Penetapan Struktur Organisasi Fakultas MIPA UGM, jurusan yang ada di Fakultas MIPA berubah nama menjadi Departemen. Sehingga saat ini Fakultas MIPA UGM mempunyai 4 Departemen, yaitu Departemen Fisika, Departemen Ilmu Kimia dan Instrumentasi, Departemen Kimia, dan Departemen Matematika.
Pada tahun 2015 dilakukan pembangunan Gedung Perkuliahan S1 di MIPA Utara. Pembangunan selesai dan diresmikan pada tahun 2016. Sejak diresmikannya Gedung Perkuliahan S1, seluruh kegiatan berpindah ke MIPA Utara. Gedung MIPA Selatan dikembalikan ke UGM dan digunakan oleh Sekolah Vokasi.
Berdasarkan SK Rektor nomor 1754/UN1.P/SK/HUKOR/2018 tentang Pembukaan Program Studi Ilmu Aktuaria pada Fakultas MIPA UGM, Departemen Matematika membuka Program Studi Ilmu Aktuaria. Sehingga sekarang Departemen Matematika mempunyai 3 Program Studi Sarjana, yaitu Program Studi Sarjana Matematika, Program Studi Sarjana Statistika, dan Program Studi Sarjana Ilmu Aktuaria.