学校以理工科为主，设立物质科学与技术学院、生命科学与技术学院、信息科学与技术学院、创业与管理学院和创意与艺术学院，实行大学院制，学院下不设系。学校设立免疫化学研究所、iHuman研究所和数学科学研究所和通识教育中心。
学校按照1:10–1:12的师生比建设一支1000人规模的教授队伍，规划选聘500位常任教授和500位特聘教授。其中，常任教授主要来源于国际著名大学的知名学者和优秀青年学者，实行常任教授制（Tenure System）；特聘教授主要来源于中科院上海分院研究院所的优秀科学家以及国内外著名教授。截至2017年12月，学校已选聘448位教授（特聘教授291位、常任教授到位155位，教学教授2位）。其中包括诺贝尔奖获得者3位、美国国家科学院院士6位、英国皇家学会院士2位、中国科学院院士28位、中国工程院院士3位、“中央千人”24位、“外专千人”2位、“上海千人”14位、“青年千人”35位、“杰青”95位。
学校培养本科生、硕士研究生、博士研究生以及专业学位研究生，在校学生规模规划为本科生2000名，研究生4000名。截至2017年12月，学校共有在籍学生约2700人，其中本科生1198人，硕士研究生1098人，中科院联培博士研究生400人。学校面向全国9省市招收了首届207名本科生，2016年面向14省市招收了355名本科生，2017年面向14省招收了356名本科生。2013年学校招收了首届296名中科院联培研究生，2016年招收了432名中科院联培研究生，2017年学校首次独立自主招收465名研究生。
学校围绕“服务国家经济社会发展战略”的办学使命，建立学院专业能力培养—书院综合素质培养结合、学—研结合、学—创结合的人才培养机制，注重培养学生“立志、成才、报国、裕民”的社会责任感，具备扎实的科学技术背景和创新创业意识，深入了解中国传统文化和国情，同时具有国际视野，成长为从事科学发现、高技术创新与新兴产业创业的拔尖人才。
本科生培养遵循“宽口径、厚基础、小规模、国际化”的原则，突出“通（通识教育）、专（专业人才）、新（创新创业）”的特色，建立了由专业教育、通识教育、个性化教育构成的本科培养体系，专业课程体系和标准与世界一流大学接轨，选用国际经典教材；所有本科生必修数、理、化、生、信息，打下坚实理工科基础；加强中华文明、世界文明、科技文明教育，注重创新创业教育。学校为每位本科生配备导师，在学习生活、创新实践、生涯规划等多方面为学生提供指导。学校注重将创新实践融入培养全过程：2017年，全体2016级本科生前往全国13个基地开展暑期社会实践活动，全体2015级本科生和部分研究生前往50家企业和园区开展暑期产业实践活动，近30%的大二大三本科生在学院/研究所实验室参与科研实践活动。学校致力于构建国际化的学习环境，为优秀学生提供充足的海外学习交流机会：2017年93名本科生赴加州大学伯克利分校、芝加哥大学、意大利帕多瓦大学、耶鲁大学进行暑期课程学习和交流。2017年秋季，我校派出了21名优秀本科生赴哈佛大学、麻省理工学院进行一学期或一学年的专业课程学习和交流。
研究生培养以学术型博士为重点，兼顾一部分应用型硕士。自2013年成立以来，依托中科院上海分院各研究院所开展研究生培养，首届（2013级）118名中科院联培硕士研究生已顺利毕业，整体就业升学率100%。学校已获教育部批准，将结合上海科创中心建设以及上海市教育综合改革，从2017年起在7个一级学科独立招收和培养硕士和博士研究生。
学校瞄准物质科学与技术、生命科学与技术和信息科学与技术的前沿领域同时开展教授个体科研和围绕重大目标的团队科研，推动学科交叉融合、大学与国家级科研机构融合，构建科技进步驱动产业发展的完整创新价值链，针对国家在转型发展过程中所面临的一系列严峻挑战，探索基于科技创新的解决方案。目前，物质、信息、生命、创管学院以及免疫化学研究所、iHuman研究所已制定了学科/平台建设规划，常任教授、科研人员正陆续到位，截至2017年9月已建立145个研究组，科研工作全面开展，截至2017年9月，学校科研人员共参与发表科研论文1379篇，其中上科大为第一单位598篇，“成功解析人源大麻素受体三维结构”等高水平科研成果开始涌现。学校全力推进科技与教育的融合，参与中科院牵头的国家级科研项目，与中科院相关院所建立联合实验室开展全面科研合作，2017年10月超强激光光源联合实验室实现10拍瓦（1拍瓦=1千万亿瓦）激光脉冲输出，达到国际领先水平。学校积极推动科教与产业的融合，与多家国内外高科技企业开展产学研合作，技术成果转移转化取得一系列进展。
2016年4月15日，国务院发布《上海系统推进全面创新改革试验加快建设具有全球影响力的科技创新中心方案》，明确指出上科大在上海张江综合性国家科学中心建设中承担重要任务。目前，学校正与中科院上海分院科研院所等单位合作，负责或参与建设软X射线自由电子激光用户装置、活细胞结构和功能成像等线站工程、超强超短激光实验装置、上海光源二期线站工程（纳米自旋与磁学线站、高性能膜蛋白晶体学线站），牵头硬X射线自由电子激光装置的规划和建设，承担“多空间多时间尺度生物成像平台”“机器学习与虚拟现实平台”等科创中心建设重点建设工作，力争为上海科创中心建设做出重要贡献。
学校积极投身教育全球化，与多所国际一流大学在学生培养、教师培训、课程共享、学术交流、合作科研等方面开展全方位务实合作，并积极拓展与国内一流大学的交流合作关系。目前学校已与芝加哥大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校、哈佛大学、耶鲁大学、康奈尔大学、宾夕法尼亚大学、帕多瓦大学、牛津大学、德雷塞尔大学等欧美知名高校建立了良好的合作关系，在学生交流、课程开发、教师交流等方面开展项目合作，合作院校还在不断增加。
