Khoa Sư phạm Khoa học Tự nhiên được thành lập từ ngày 01/8/2007 với nhiệm vụ tham mưu và giúp Hiệu trưởng trong việc quản lý, tổng hợp, đề xuất ý kiến, tổ chức thực hiện các công việc thuộc lĩnh vực đào tạo giáo viên các ngành Sư phạm Toán học, Sư phạm Vật lý, Sư phạm Hóa học, Sư phạm Sinh học.

Ngày 01/10/2010, ngành Sư phạm Toán học tách thành khoa Toán – Ứng dụng. Từ đó, khoa Sư phạm Tự nhiên còn lại ba ngành: Sư phạm Vật lý, Sư phạm Hóa học, Sư phạm Sinh học.

Năm 2015, Khoa bắt đầu triển khai đào tạo trình độ Thạc sĩ chuyên ngành Hóa hữu cơ;

năm 2016 bắt đầu triển khai đào tạo trình độ Thạc sĩ chuyên ngành Hóa lý thuyết và Hóa lý; 

năm 2020 bắt đầu triển khai đào tạo trình độ trình độ Tiến sĩ chuyên ngành Hóa hữu cơ. Cũng trong năm học 2019-2020, Khoa được giao thêm nhiệm vụ và chức năng tổ chức quản lý, thực hiện đào tạo giáo viên ngành Sư phạm Khoa học Tự nhiên.