學校學科門類齊全，辦學特色鮮明。現有15專業學院，包括機械工程學院、化學工程學院、電子工程與光電技術學院、計算機科學與工程學院、經濟管理學院、能源與動力工程學院、自動化學院、理學院、外國語學院、公共事務學院、馬克思主義學院、材料科學與工程學院、格萊特研究院、環境與生物工程學院、設計藝術與傳媒學院、知識產權學院。以及錢學森學院、中法工程學院、國際教育學院、創新創業教育學院、繼續教育學院，並聯合創辦南京理工大學紫金學院、南京理工大學泰州科技學院兩所獨立學院。
在長期的發展過程中，學校形成了武器裝備、電子與信息、化學工程、材料三個優勢學科群。工程、化學、材料科學、計算機科學進入ESI國際學科全球排名前1‰，其中工程進入前1‰。國家重點學科9個，江蘇省優勢學科6個，江蘇省重點學科9個，工信部重點學科7個，國防特色學科10個。教育部卓越工程師培養計劃國家壹流本科專業14個，國家特色專業9個，試點專業13個；16博士後流動站；壹級學科有18個博士學位授權點，17個碩士學位授權點；碩士授權類別19個；有權授予高級工商管理碩士(EMBA)學位；擁有在職人員同等學力申請博士、碩士學位的權利，以及外國留學生和港澳臺學生的招生權。