طرح این واحد آموزشی با عنوان دانشگاه تحصیلات تکمیلی در سال 1353 به منظور تربیت نیروی انسانی در سطح فوق لیسانس و دکتری با چهار انستیتوی شیمی، ریاضی، فیزیک و علوم اجتماعی در زمینی به مساحت 800 هکتار از اراضی اهلم و شیرکلای نور تصویب شد. از آنجایی که عملیات ساختمانی واحدهای آموزشی، اداری، کمک آموزشی، رفاهی و ... مدتها به طول می انجامید، مقرر شد که فعالیت های دانشگاه موقتاً در حومه شهرستان بابلسر (محل فعلی دانشکده علوم پایه) آغاز گردد. در سال 1356 با احداث ساختمان های موقت در این محل فعالیت های آموزشی آن با پذیرش دانشجو در رشته های شیمی و مردم شناسی آغاز گردید که متعاقباً رشته های ریاضی و فیزیک به آن اضافه شد.
بعد از پیروزی انقلاب اسلامی و با دگرگون شدن سیاست های آموزش عالی کشور، طرح های قبلی متوقف و طرح دانشکده علوم پایه در مکان فعلی آن شکل گرفت و از سال 1379 ساختمان فعلی دانشکده ی علوم پایه به بهره برداری رسید. در راستای سیاستهای جدید دانشگاه مازندران، در سال 1385 دانشکده ی شیمی و متعاقباً در تابستان 1389 نیز دانشکده ی علوم ریاضی از دانشکده ی علوم پایه تفکیک گردیدند. 
در حال حاضر دانشکده ی علوم پایه با پنج گروه آموزشی فیزیک هسته ای ، فیزیک اتمی و مولکولی ، فیزیک حالت جامد ، زیست شناسی ، زیست شناسی سلولی و مولکولی شکل گرفته و در مقاطع مختلف کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری بکار خود ادامه می دهد.