دانشکده علوم پایه دانشگاه بیرجند به عنوان اولین دانشکده این دانشگاه در سال 1354 پایه گذاری شد و در سال 1356 با سه رشته شیمی، فیزیک و ریاضی شروع به کار نمود. بعدها بخش ریاضی از این دانشکده مجزا شده و هم اکنون به عنوان یک دانشکده مستقل با عنوان دانشکده علوم ریاضی و آمار به فعالیت خود ادامه می دهد. دانشکده علوم هم اکنون دارای رشته های زمین شناسی، شیمی، فیزیک و زیست شناسی می باشد که دانشجویان در مقطع کارشناسی در آن مشغول به تحصیل می باشند. همچنین، گروه زمین شناسی این دانشکده دارای گرایش های پترولوژی، تکتونیک، چینه شناسی و فسیل شناسی، گوهرشناسی کاربردی و کانی های صنعتی، و رسوب شناسی در مقطع کارشناسی ارشد و گرایش تکتونیک در مقطع دکترا می باشد. گروه شیمی این دانشکده دارای گرایش های شیمی فیزیک، شیمی آلی، شیمی معدنی، شیمی تجزیه و فیتوشیمی در مقطع کارشناسی ارشد و گرایش های شیمی آلی، شیمی معدنی، شیمی تجزیه و شیمی فیزیک در مقطع دکترا می باشد. گروه فیزیک این دانشکده دارای گرایش های فیزیک هسته ای، فیزیک حالت جامد، فیزیک اتمی و مولکولی، و اخترفیزیک و نجوم در هر دو مقطع کارشناسی ارشد و دکترا و همچنین رشته نانوفیزیک در مقطع کارشناسی ارشد است و گروه زیست شناسی این دانشکده در دو گرایش زیست شناسی گیاهی و زیست شناسی سلولی و مولکولی فقط در مقطع کارشناسی در حال حاضر مشغول به فعالیت می باشد.