Фізико-математичний факультет Житомирського державного університету імені Івана Франка веде свою історію від перших днів заснування вузу. Від 1919 року і до 1932 року, коли факультет перервав свою діяльність, це був один із найбільших факультетів вузу за кількістю студентів. Навчання на ньому тривало чотири роки. Першими викладачами математики на факультеті були професор В. Варицький, П. Касіяненко, С. Крижанівський, М. Михалевич, С. Олійник, А. Олійниченко, а фізику викладали М. Кудрицький та О. Ковалевський. Вже на початку 1920-х років на факультеті активно велася науково-дослідна робота. Зокрема, ще й досі викликають інтерес праці з методики викладання математики професора В. Варицького та «Курс теоретичної арифметики» С. Крижанівського.

За 13 років роботи факультету було підготовлено понад 150 вчителів. Порівняно невелика кількість випускників зумовлена значним відсівом особливо в перші роки роботи інституту.

Поновив свою роботу фізико-математичний факультет лише 1948 року, коли на перший курс було набрано 50 студентів. Проте за 16-річну перерву не залишилося жодного викладача фізико-математичних дисциплін, навчальний корпус було зруйновано в роки Другої світової війни і нічого з навчально-матеріальної бази, книжкового фонду не збереглося. Тому відновлювати факультет почали майже з чистого аркуша.

1948 року було придбане навчальне обладнання для факультету на суму понад 100 тисяч карбованців. Деканом факультету призначено колишнього командира зенітної батареї В. Костарчука, який 1941 року закінчив механіко-математичний факультет Харківського університету. За його керівництва вдалося вже у перші шість років розробити навчальні програми, заснувати кафедри вищої математики й фізики, відновити матеріальну базу, налагодити навчальний процес, укомплектувати кадрами необхідну кількість викладацького корпусу. Згодом факультет очолювали Т. Мамишева (1954–1961), доценти Л. Білоус (1961–1967), А. Нестерчук (1967–1969), П. Вещицький (1969–1979), В. Радзивіл (1979–1985), Л. Таргонський (1985–2003.).

Кафедру вищої математики в 1948 році очолив випускник Київського університету, 26-річний кандидат фізико-математичних наук Борис Iсакович Хацет (дисертаційна робота за темою: «Про граничний перехід в теорiї статистичної рівноваги»). З перших днів він активно дбав про організацію навчальної та наукової роботи викладачів. Також важливу роль на кафедрі вищої математики упродовж багатьох років відігравав Юрій Львович Шмульян, який захистив кандидатську дисертацію з функціонального аналізу. Викладання геометричних дисциплін кілька десятиліть забезпечував кандидат фізико-математичних наук, доцент А. П. Боравльов.

Керівництво кафедрою фізики доручили Є. Карасеку, який багато зробив для створення перших лабораторій і організації навчального процесу з курсу фізики. Першими викладачами на факультеті були Р. Дубосарська, Георгій Ісакович Кац, який згодом став всесвітньовідомим автором нових концепцій (так звані «Алгебри Каца»), Н. Польський, талановитий популяризатор науки.

З 1950 року викладачем кафедри фізики працював Л. М. Білоус, який з 1956 року завідував цією кафедрою.

Також серед перших викладачів факультету були Т. Мамишева, яка читала курс методики викладання фізики, Т. Ліберберг-Кучер — викладач теоретичної фізики, Т. Білоус, яка з 1953 до 1955 року очолювала кафедру елементарної математики та методики математики.

У 1954–1955 роках факультет поповнився молодими спеціалістами: викладчами його стали Г. Киселевський, А. Мержеєвський, А. Нестерчук. А на початку 60-х років до викладацького колективу приєдналися М. Осадчий та Л. Таргонський, який з 1976 до 1985 року керував кафедрою математичного аналізу, а згодом і факультетом. Також у той час до викладання на факультеті долучилися П. Вещицький та відмінник народної освіти, за фахом вчитель фізики М. Цілинко, який упродовж десяти років керував кафедрою фізики.

У 1970–1980-х роках факультет поповнився своїми випускниками, які згодом здобули ступінь кандидата наук. Серед них — О. Андрощук, О. Герус, Т. Дідківська, Г. Кржемінська, В. Кліх, І. Ленчук, Є. Мисечко, В. Радзивіл, О. Ткаченко.

Паралельно зі зміщенням колективу велася робота щодо розбудови матеріальної бази факультету. У 1960-х роках було створено лабораторії з механіки, молекулярної фізики, електрики, оптики, електротехніки, радіотехніки, спецфізпрактикуму, фотолабораторії, кабінети математики, графіки, методики викладання фізики, машинознавства, навчальні майстерні з обробки деревини й металу.

Значно зріс книжковий фонд спеціальної літератури. Якщо на час заснування факультету в бібліотеці було лише 200 книг з фізики й математики, то вже за десять років їх нараховувати понад 13 тисяч.

Коли 1993 року на факультеті було відкрито нову спеціальність «Математика та основи інформатики», керівництво факультету і вузу подбало про облаштування сучасної навчально-технічної бази, і нині тут функціонує 12 класів-лабораторій інформатики та обчислювальної техніки, де розміщено 130 сучасних комп’ютерів. Крім того, до послуг студентів є астрономічна обсерваторія та планетарій.

Про високий рівень підготовки на фізико-математичному факультеті свідчить наукова робота студентів. Вона має різноманітні форми й охоплює до 30 відсотків студентського складу. Зокрема, це участь у олімпіадах і конкурсах наукових робіт обласного і сеукраїнського рівнів. На початку 1990-х років студенти О. Сарана та Д. Степанчиков були переможцями Всесоюзних олімпіад з математики й фізики. 1997 року переможцями Всеукраїнської олімпіади з фізики стали студенти Ю. Закревський та Г. Крамарчук. Того ж року О. Вітюк здобув друге місце на Всеукраїнській олімпіаді студентів з основ інформатики та обчислювальної техніки, а 1998 року посів третє. Крім того, цього ж року на Всеукраїнській олімпіаді з математики студент О. Лущиков виборов перше місце, О. Кривонос — третє. На цій олімпіаді команда Житомирського педагогічного університету посіла перше місце. Окрім участі в олімпіадах з точних наук, студенти факультету виборюють призові місця й на олімпіадах з гуманітарних наук. Так, наприклад, у 2002 році О. Космінська здобула перемогу на Всеукраїнській олімпіаді з педагогіки та отримала стипендію Президента України, а у 2004 році Ю. Кляченко стала переможницею в Всеукраїнській олімпіаді з психології. Список переможців та учасників олімпіад з природничо математичних дисциплін, зокрема з фізики, поповнив у 2006 році студент О. Жабенко, який здобув друге місце. Серед студентів факультету, окрім переможців, є велика кількість учасників та лауреатів різних творчих конкурсів та грантів. Серед них: І. Колесник, О. Баздирєва, М. Харченко, С. Новицький, А. Виноградов, С. Макарук, О. Сверчевська та багато інших талановитих студентів.

В усі часи, незважаючи на жодні труднощі, студенти факультету плідно займалися науково-дослідною роботою. На користь цього свідчить і той факт, що більшість нинішніх викладачів є випускниками факультету, які успішно захистили кандидатські та докторські дисертації.

Тривалий час, починаючи з 1980 року по 2004 рік, на базі факультету працював хор народної пісні «Ятерів», який був гордістю факультету, оскільки йому було присвоєно звання народного. Керівниками хору були М. Никончук та Н. Бовсунівська.