南京大学现代工程与应用科学学院从2009年开始筹建，2009年12月30日挂牌，2011年5月，工学院大楼（镇江楼）在仙林校区奠基。 南京大学现代工程与应用科学学院以物理、化学、材料等物质科学学科为基础，以南京大学固体微结构物理国家重点实验室和配位化学国家重点实验室为依托，引进国内外材料、光学、能源、生物医学工程等领域知名专家学者及团队而组成，是面向国家重大技术需求和战略新兴产业，围绕新材料、新能源、信息产业、生物技术等开展专业建设和人才培养的新型工学院。

工学院除拥有材料物理与化学国家二级重点学科，材料科学与工程江苏省一级重点学科，材料科学与工程江苏省优势学科，材料科学与工程博士后流动站外，还拥有材料科学与工程和光学工程两个博士授权一级学科点。材料学科世界排名前1%，位居全球79名。

学院的宗旨是以物理、化学、生物、医学以及信息科学为基础，瞄准现代工科的学术前沿，解决人类对健康、能源、材料、信息等方面的重大需求问题，培养现代工程与应用科学的高层次人才。

2020年11月28日，加入溧水新材料产业联盟。