คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล มีวิสัยทัศน์ (Vision) เพื่อที่จะมุ่งเป็นคณะวิทยาศาสตร์ชั้นนำในระดับสากล มีพันธกิจ (Mission) ในการสร้างทรัพยากรบุคคลที่มีความรู้คู่คุณธรรม และผลิตผลงานวิจัยคุณภาพสากล ก่อประโยชน์ต่อสังคม โดยมีค่านิยมหลัก (Core Values) ประกอบด้วย ความเชี่ยวชาญวิชา (Mastery) ความสามัคคีรวมใจ (Unity) การใฝ่สัมฤทธิ์ (Success) และ การคิดสร้างสรรค์ (Creativity) โดยพันธกิจหลักของคณะวิทยาศาสตร์ อันได้แก่ การเรียนการสอนในระดับต่างๆ ตั้งแต่วิชาพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ในชั้นปีที่ 1 ของคณะต่างๆ การเรียนการสอนวิชาวิทยาศาสตร์ชีวภาพและปรีคลีนิกให้กับนักศึกษาแพทย์และวิทยาศาสตร์การแพทย์หลักสูตรต่างๆ และการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ในระดับสูง การวิจัยที่ครอบคลุมตั้งแต่งานวิจัยพื้นฐานจนงานวิจัยประยุกต์เพื่อตอบโจทย์ภาคอุตสาหกรรมและการผลิต และ บริการวิชาการเพื่อเผยแพร่ความรู้ทางวิทยาศาสตร์และเพื่อเป็นส่วนหนึ่งในการขับเคลื่อนเศรษฐกิจและสังคม

         ถึงเวลาแล้วที่คณะวิทยาศาสตร์จะแสดงให้สังคมประจักษ์เห็นถึงความสำคัญของ “วิทยาศาสตร์” และ “งานวิจัย” ทางวิทยาศาสตร์ในการสร้างสรรค์สังคมและประเทศไทยด้วยองค์ความรู้และนวัตกรรม ผลักดันพลวัตของเศรษฐกิจประเทศไทยให้ก้าวหน้าต่อไป ดังเช่นวิสัยทัศน์ที่จะเป็นคณะวิทยาศาสตร์ชั้นนำในระดับสากล

         ยุทธศาสตร์ของคณะวิทยาศาสตร์ ประกอบด้วยแผนกลยุทธด้านต่างๆ ที่สอดคล้องกับยุทธศาสตร์ของมหาวิทยาลัยมหิดลในแต่ละด้าน คือ

ยุทธศาสตร์ที่ 1 Excellence in Research with Global and Social Impact
คณะวิทยาศาสตร์ต้องแสดงให้สังคมประจักษ์ถึงความสำคัญของวิทยาศาสตร์และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์อย่างชัดเจน
1. การพัฒนาระบบการบริหารจัดการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานวิจัย
2. การผลักดันและส่งเสริม Industrial Link เพื่อประสิทธิภาพในการทำงานวิจัย – Special Innovation Zone
3. การพัฒนาระบบส่งเสริมการเปลี่ยน Discovery ให้เป็น Innovation และการสร้าง Start-up จากผลงานวิจัยของคณะวิทยาศาสตร์
4. การผลักดันให้เกิดการรวมกลุ่มเพื่อสร้างเครือข่ายวิจัยภายในคณะวิทยาศาสตร์และคณะอื่นๆ ร่วมกับคู่ความร่วมมือนานาชาติ ที่มีความสนใจร่วมกันจนปรากฎอยู่บนแผนที่โลก
5. การสนับสนุน Platform เพื่อสนับสนุนงานวิจัยพื้นฐาน

ยุทธศาสตร์ที่ 2 Excellence in Outcome-Based Education for Globally-Competent Graduates ประกอบด้วยกลยุทธ คือ
1. ผลักดัน AUNQA Accreditation
2. ผลักดันการเรียนการแบบ 21^st Century Education รวมทั้งจริยธรรมแก่นักศึกษาชั้นปีที่ 1
3. ปรับเนื้อหาวิชา Service Teaching ให้สอดคล้องกับความต้องการของคณะปลายทาง
4. ผลักดัน STEM Education และปลูกฝังความเป็นนักวิทยาศาสตร์ให้กับนักศึกษาคณะวิทยาศาสตร์
5. พัฒนาระบบเพื่อเพิ่ม Productivity ในการเรียนการสอนโดยใช้ E-Learning
6. จัดทำหลักสูตรร่วมในรูปแบบต่างๆ ทั้งกับสถาบันการศึกษาภายในและภายนอกประเทศ (Transnational Education) ตลอดจนภาคอุตสาหกรรม เพื่อเพิ่มทางเลือกให้กับนักศึกษาและส่งเสริม Industrial Link
7. การจัดการเรียนการสอนในรูปแบบ School หรือ สำนักวิชา ในหลักสูตรที่เป็นสหสาขาเพื่อส่งเสริมการทำงานร่วมกันระหว่างภาควิชา

ยุทธศาสตร์ที่ 3 Excellence in Professional Services and Social Engagement ประกอบด้วยกลยุทธ คือ
1. การส่งเสริมให้บริการวิชาการมีมาตรฐานสากล เป็นไปตามความต้องการของสังคมในวงกว้าง เป็นที่พึงพอใจของผู้ใช้บริการ
2. การให้บริการวิชาการที่สะท้อนต้นทุนในการดำเนินการอย่างถูกต้องแม่นยำ

ยุทธศาสตร์ที่ 4 Excellence in Management for Sustainable Organization ประกอบด้วยกลยุทธ คือ
1. ศึกษาอัตรากำลังคนและภาระงาน ตลอดจนความจำเป็นในสาขาวิชาและสายงานต่างๆ เพื่อวางแผนสรรหาและพัฒนาบุคลากรอย่างมีประสิทธิภาพ
2. สร้างกำลังใจในการทำงานของผู้ปฏิบัติงานโดยแรงจูงใจด้านสวัสดิการ การสร้างความผูกพันกับองค์กร ระบบการประเมินที่เชื่อถือได้ และ ธรรมาภิบาล
3. การวิเคราะห์ต้นทุนและวางแผนการใช้จ่ายงบประมาณที่ชัดเจน
4. การบริหารจัดการความเสี่ยง
5. การสื่อสารองค์กรเพื่อสนับสนุนพันธกิจของคณะวิทยาศาสตร์
6. การพัฒนาระบบเพื่อเพิ่มผลิตภาพในการทำงาน
7. ส่งเสริมการเป็น Green campus และ Eco University