上海交通大學秉承“研究一等學問，造就一等人才”的傳統，一直致力于精英人才培養模式的探索。
　　早在1900年建校之初的南洋公學，急“中西貫通”和“正誼明道”人才之所需，放榜招生，經過嚴格的選拔，錄取42人，成立“特班”，特聘蔡元培先生擔任總教習，以求造就解救國家、民族于危難的“棟梁之材”。該班在教學上采取了獨特的教育方法，收效頗大，雖存世不足兩年，卻培育了多位對歷史產生重要影響的人物，如黃炎培、邵力子、李叔同、蔡鍔等。
　　1995年，上海交通大學又通過開設以“起點高、厚基礎”為特征的“教改聯讀班”，探索研究型教學；2002年，開設了以強化創新能力培養為特征的“ACM試點班”；2006年，建立以探索國際合作新模式為特征的“上海交大-密西根聯合學院”。這些舉措促進了學校精英人才的個性化培養，也為拔尖人才培養積累了寶貴的經驗。
　　自2008年10月份起，在張杰校長親自倡議和積極推動下，在包括美國普林斯頓大學鄂維南教授在內的一些國際著名大學杰出教授的建議和直接參與下，學校啟動了“交大理科班”項目，旨在培養數理貫通、能夠成為未來科學研究大師的后備人才。學校于2009年5月份從全校08級學生中采用測驗、面試及綜合評估的方式錄取35名學生，并于6月開班，由鄂維南等著名教授為學生上課。授課教師普遍對學生的學習激情表示滿意。09級理科班學生是由全體入校新生中選拔，報名400余人，現有27名學生。
　　學院目前設“數理科學”、“生命科學”、“計算機科學”三個理科班，并根據發展需要考慮在適當時機開設“工科班”等。作為實驗特區，上海交通大學將集全校之力，在招生、培養、管理等方面采取有力的政策和措施，并由校長張杰院士親自兼任學院院長。學院將依托我校強大的理工科優勢及學校新成立的“自然科學研究院”和“人文藝術研究院”以及Med－X研究院、系統醫學研究院等科研平臺辦學；秉承我校“起點高，基礎厚，要求嚴，重實踐，求創新”的教學傳統，參照目前國際大學辦學理念和經驗制定全新培養計劃，同時聘請國際學者參與培養全過程。
　　課程體系設置是以培養學生主動提出問題、解決問題以及與人溝通能力而設計，而不是以訓練學生被動解答問題的技能為目標。在課程安排上同時強化數學、物理等基礎課程教育；推進研究型教學，強調自主性和研究性學習，增加討論課、學術報告、學生演講等課程，加強學生參與式教學活動；壓縮課內學時，豐富實踐內容；注重學生個性化發展，因材施教。學生可根據個人興趣選擇主修＋輔修專業，獲得2個本科文憑；1/3以上的課程由國際著名教授授課，1/3左右課程由校內外著名教授及高水平教師授課。實施真正意義上的導師制，要求學生參與指導教師的研究課題、大學生研究計劃等課外學術活動；通過和杰出教授制度化、經常性的面對面交流接觸，增強同學們對科學研究的理解和對于人類與社會發展熱點問題的關注；在整個學習過程中，學生還可以直接和在自然科學研究院等單位工作的國際學者對話，討論和求教，國際學者的言傳身教，對于提高同學的創新能力，研究品味起到潛移默化的重要作用；學生有大量機會赴海外大學游學與國際學者直接接觸，擴展國際視野；學習成績優異的學生可以進入本碩貫通培養階段學習，獲得學士和碩士學位，部分同學可再碩博聯讀，直至獲得博士學位；部分同學在獲得學士學位或碩士學位后，將被選送到國際大學繼續深造。