物质科学与可持续发展方向，含化学、应用化学、化学生物学、新能源科学与工程、分子科学与工程、生物科学、生物技术、环境科学、环境工程、资源循环科学与工程、药学、药物化学、材料物理、材料化学专业，本专业大类内专业任选，开展“海外实验室深度体验计划”，资助优秀学生去哈佛大学、麻省理工学院、牛津大学、剑桥大学等名校进行科研训练，办学点：八里台校区、津南校区

物理与光电信息技术工程方向，含物理学、应用物理学、光电信息科学与工程、电子信息科学与技术、微电子科学与工程、电子科学与技术、通信工程专业，本专业大类内专业任选，含与加州大学洛杉矶分校、慕尼黑工业大学等海外知名高校的国际交流项目，办学点：八里台校区、津南校区

数学与大数据方向，含数学与应用数学、信息与计算科学、数据科学、统计学专业，本专业大类内专业任选，含加州大学伯克利分校等海外交流项目，以及与威斯康星大学麦迪逊分校、伊利诺伊大学厄巴纳一香槟分校等海外名校的3+2联合培养项目，办学点：八里台校区

信息科学与技术方向，含计算机科学与技术、信息安全、物联网工程、密码科学与技术、自动化、智能科学与技术、软件工程专业，本专业大类内专业任选，含信息安全-法学双学位试点班，人工智能、计算机、新一代智能软件特色培养项目班，含多所海外知名高校的暑期学校和长短期交流项目，办学点：津南校区