Departemen Matematika berdiri sejak tahun 1965 dibawah naungan Fakultas Ilmu Pasti Alam (FIPIA) dan berganti nama menjadi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA). Pada tahun 2016, ITS berubah status menjadi Perguruan Tinggi Berbadan Hukum yang terdiri dari beberapa fakultas dengan beberapa departemen sesuai dengan rumpun keilmuan. Pada bulan September 2017, FMIPA dipecah menjadi dua fakultas yaitu Fakultas Ilmu Alam (FIA) dan Fakultas Matematika, Komputasi dan Sains Data (FMKSD). Sejak saat itu Departemen Matematika berada dibawah FMKSD beserta Departemen Statistika.

Departemen Matematika dalam perjalanannya telah menghasilkan lulusan Sarjana maupun Magister yang sebagian besar meniti kariernya di bidang pendidikan (studi lanjut, guru, dosen), keuangan, teknologi informasi, pemerintahan, konsultan, logistik, dan lain-lain. Sejalan dengan ini, ITS mencanangkan penambahan kuantitas dan kualitas mahasiswa program pascasarjana sebagai salah satu elemen penting untuk mendukung program World Class University (WCU). Berdasarkan beberapa faktor tersebut, Departemen Matematika merasa terpanggil untuk memberikan kontribusi terhadap pembangunan sumberdaya manusia dengan menyelenggarakan program studi Doktor. Keberadaan Program Studi Doktor di Departemen Matematika diharapkan dapat memberikan wacana dan kesempatan baru bagi calon mahasiswa untuk menempuh program Doktor Matematika