上海理工大学独享理学学科博士学位授予权的领域为系统科学。该学科自1979年创立，是我国同类学科中较早设立的，1993年起，获得了硕士学位授予权。1995年，系统科学成为原机械工业部重点学科。2006年，这一学科获得了博士学位授予权，成为上海市教委重点学科建设计划的一部分。在2012年，系统科学被列入上海市高校一流学科建设计划。2015年，系统科学成功获批上海市III类高峰学科，2018年，系统科学再获上海市高水平大学一流学科建设资格。同年，系统科学的二级博士点升级为一级博士点，同年还获批博士后流动站。

在教育部的第四轮学科评估中，系统科学位居全国第三位。该学科的核心研究方向包括系统分析、优化与控制，系统生物学，网络计算与并行计算，以及并行复杂网络算法和复杂系统理论。