学校设有生物学、化学及化学工程、工程与应用科学、地质学及行星学、人类学及社会科学、物理数学和天文学等六大学系。有布斯计算中心、HALE天文台、地震实验室、太阳系观测站、射电天文台、喷气推进实验室、环境质量实验室、夏威夷亚毫米观测站、斯坦福线性加速器中心等设施先进的科研机构。
主要学科有：天文学、天文物理、地质学、地质物理、原子物理、物理、生物化学、生物科学、大气工程、应用数学、土木工程、电脑工程、电脑 科学、经济、电机工程、工程及应用科学、工程物理、细胞生物、化学工程、化学、环境工程、地质化学、历史、文学、物质科学、数学、机械工程、分子生物、精神科学、太空科学、社会科学等。
理工类专业设置有：数学（PhD）、应用数学（PhD）、物理（PhD）、应用物理学（PhD）、天文学（PhD）、计算机科学（MS、PhD）、宇宙化学（MS、PhD）、地球生物学（PhD）、地球化学（MS、PhD）、地球物理学（MS、PhD）、地质学（MS、PhD）、行星科学（MS、PhD）、航天学（MS、PhD）、应用力学（MS、PhD）、土木工程（MS、PhD）、化学（PhD）、化学工程（MS、PhD）、生物学（MS、PhD）、细胞生物学和生物物理学（PhD）等。
研究生专业有：应用数学、物理、应用物理、天文学、计算机科学、宇宙化学、地球物理学、地球化学、地球生物学、地质学、数学、行星科学、航天学、应用力学、土木工程、化学、化学工程、生物学、细胞生物学、生物物理学等。
重点学科：
加州理工最著名的学科，首推物理，其次是工程、化学、生物、天文学和地质学。这里的每一位大学生，不论主修什么，都要修读5个学期的数学和物理、2个学期化学和1个学期的生物。除了科学之外，还要完成12门人文社会科学课程。经济与政治学也是加州理工的强项。

专业及学历
Major Name	专业名称	本科	硕士	博士
Social Sciences, General	社会科学 [更多开设本专业的院校]
Science, Technology and Society	科学技术与社会科学 [更多开设本专业的院校]
Planetary Astronomy and Science	天文学和行星科学 [更多开设本专业的院校]
Physics, General	物理学 [更多开设本专业的院校]
Mechanical Engineering	机械工程 [更多开设本专业的院校]
Mathematics, General	数学 [更多开设本专业的院校]
Materials Engineering	材料工程 [更多开设本专业的院校]
History, General	历史 [更多开设本专业的院校]
Geophysics and Seismology	地球物理和地震 [更多开设本专业的院校]
Geology/Earth Science, General	地质学/地球科学 [更多开设本专业的院校]
Geochemistry	地质化学 [更多开设本专业的院校]
Environmental/Environmental Health Engineering	环境卫生工程 [更多开设本专业的院校]
English Language and Literature, General	英语语言文学 [更多开设本专业的院校]
Engineering, General	工程 [更多开设本专业的院校]
Engineering Science	工程科学 [更多开设本专业的院校]
Engineering Physics	工程物理学 [更多开设本专业的院校]
Engineering Mechanics	工程力学 [更多开设本专业的院校]
Electrical, Electronics and Communications Eng.	电器、电子、通讯 [更多开设本专业的院校]
Economics, General	经济学 [更多开设本专业的院校]
Earth and Planetary Sciences	地球与行星科学 [更多开设本专业的院校]
Computer and Information Sciences, General	计算机信息科学 [更多开设本专业的院校]
Civil Engineering, General	土木工程 [更多开设本专业的院校]
Chemistry, General	化学 [更多开设本专业的院校]
Chemical Engineering	化工 [更多开设本专业的院校]
Biology/Biological Sciences, General	生物学/生物科学 [更多开设本专业的院校]
Biochemistry	生物化学 [更多开设本专业的院校]
Astronomy	天文学 [更多开设本专业的院校]
Applied Mathematics, Other	应用数学及相关 [更多开设本专业的院校]
Applied Mathematics	应用数学 [更多开设本专业的院校]
Aerospace, Aeronautical & Astronautical Engineer	航空航天工程 [更多开设本专业的院校]