คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล มีวิสัยทัศน์ (Vision) เป็นผู้นำด้านการศึกษา วิจัย และนวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์อย่างบูรณาการ เพื่อความเป็นอยู่ที่ดีของมนุษยชาติ มีวัตถุประสงค์ (Objective) 1) พัฒนาหลักสูตรด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ที่ผลิตบุคลากรซึ่งมีทักษะการวิจัยเป็นที่ยอมรับในสากล หรือมีทักษะในการเป็นผู้ประกอบการ 2) สร้างผลงานวิจัยที่นำไปใช้ในกระบวนการแก้ปัญหาท้าทายของสังคม 3) ถ่ายทอดองค์ความรู้และเทคโนโลยีสู่สังคม เพื่อความสุขและการเป็นอยู่ที่ดีของมนุษยชาติ 4) พัฒนานวัตกรรมและทรัพย์สินทางปัญญาที่สร้างรายได้ และก่อให้เกิดประโยชน์ต่อสังคมและประเทศชาติ และ 5) พัฒนานักวิจัย คณาจารย์ บุคลากรที่ได้รับการยอมรับในระดับสากล Global Talent โดยมีค่านิยมหลัก (Core Values) ประกอบด้วย ความเชี่ยวชาญวิชา (Mastery) ความสามัคคีรวมใจ (Unity) การใฝ่สัมฤทธิ์ (Success) และ การคิดสร้างสรรค์ (Creativity)

         ถึงเวลาแล้วที่คณะวิทยาศาสตร์จะแสดงให้สังคมประจักษ์เห็นถึงความสำคัญของ “วิทยาศาสตร์” และ “งานวิจัย” ทางวิทยาศาสตร์ในการสร้างสรรค์สังคมและประเทศไทยด้วยองค์ความรู้และนวัตกรรม ผลักดันพลวัตของเศรษฐกิจประเทศไทยให้ก้าวหน้าต่อไป ดังเช่นวิสัยทัศน์ที่จะเป็นคณะวิทยาศาสตร์ชั้นนำในระดับสากล

         ยุทธศาสตร์ของคณะวิทยาศาสตร์ ประกอบด้วยแผนกลยุทธด้านต่างๆ ที่สอดคล้องกับยุทธศาสตร์ของมหาวิทยาลัยมหิดลในแต่ละด้าน คือ

ยุทธศาสตร์ที่ 1 Global Research and Innovation
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 Academic and Entrepreneurial Education 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 Policy Advocacy and Leaders in Professional / Academic Services ประกอบด้วยกลยุทธ คือ
1. การส่งเสริมให้บริการวิชาการมีมาตรฐานสากล เป็นไปตามความต้องการของสังคมในวงกว้าง เป็นที่พึงพอใจของผู้ใช้บริการ
2. การให้บริการวิชาการที่สะท้อนต้นทุนในการดำเนินการอย่างถูกต้องแม่นยำ

ยุทธศาสตร์ที่ 4 Management for Self-Sufficiency and 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