学院注重问题驱动的数学理论研究，强调与大气科学的交叉与融合。在科学计算、代数与拓扑、微分方程与动力系统、统计与数据科学等方向已形成了一批有实力的研究团队。
代数与拓扑团队
由董井成教授领衔，共有骨干成员13人。团队专注于格序结构的代数与拓扑特征、Rota-Baxter代数、代数表示论、黎曼几何以及组合数学和特殊函数等前沿理论与热点问题，致力于开创高水平的理论与应用研究。研究内容涵盖了拓扑及其应用、结合代数、以及微分几何和数论与组合等领域。
分析与动力系统团队
由熊艳琴教授领衔，共有骨干成员12人。团队专注于哈密顿系统及KAM理论研究、微分动力系统及微分遍历论的研究、非线性泛函分析与无穷维动力系统、微分算子的反谱理论、非线性色散方程，变分方法及非线性椭圆方程的研究、微分方程定性理论与分支理论的研究、多复变全纯函数空间和算子理论研究。
大数据分析与统计学习团队
由陈允杰教授领衔，共有骨干成员9人。团队专注于信号处理、图像识别、矩阵优化和数值计算等领域，依托江苏省应用数学（南京信息工程大学）中心、江苏省系统建模与数据分析国际合作联合实验室和江苏国家应用数学中心等多个重要科研平台，长期致力于基础理论、应用方法与技术原理的研究。
复杂数据统计分析团队
由来鹏教授领衔，共有骨干成员8人。团队紧密结合当前对复杂数据统计分析问题从统计原理到统计分析方法的需求，以所面临的多种复杂数据统计建模为出发点，以高维数据降维、不完全数据统计建模、多源数据融合、模型平均、医学、教育等多领域统计数据分析方法为主要研究方向，开展适合多种复杂数据场景的统计建模特色研究。
偏微分方程与生物数学团队
由吴斌教授领衔，共有骨干成员6人。团队专注于偏微分方程理论、控制方法和数值反演算法，并将它们应用于复杂流体、生物数学和数据同化，推动了气象卫星数据同化的理论发展和高效应用。
计算数学团队
由王廷春教授领衔，共有骨干成员16人。团队专注于微分方程数值解、数值代数、数值最优化、数值天气预报、反问题计算和数据分析等研究领域。
气象统计团队
由官元红教授领衔，共有骨干成员7人。团队专注于气象统计，注重学科交叉、将数学方法与气象专业相结合，积极参与气象特色应用数学方向的建设，并服务气象行业的发展。
