คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศิลปากร ได้ก่อตั้งขึ้น ในวันจันทร์ที่ 27 ธันวาคม พ.ศ. 2514 เป็นคณะที่ 7 ของ มหาวิทยาลัยศิลปากร เพื่อให้สอดคล้องกับนโยบายการพัฒนาประเทศที่เกี่ยวข้องกับงานการศึกษาทางด้านวิทยาศาสตร์ แต่เนื่องจากในปีการศึกษา 2515 ซึ่งเป็นปีการศึกษาแรก อาคารเรียนของคณะวิทยาศาสตร์ ณ วิทยาเขตพระราชวังสนามจันทร์ จังหวัดนครปฐมยังสร้างไม่เสร็จ จึงจำเป็นต้องฝากนักศึกษารุ่นแรกเรียนที่แผนกพฤกษศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เป็นการชั่วคราว 1 ปี จนในปีการศึกษา 2516 จึงได้ย้ายมาดำเนินการต่อที่อาคารหลังแรก ของคณะวิทยาศาสตร์ และได้จัดสร้างอาคารประกอบอื่น ๆ เช่น โรงเลี้ยงสัตว์ทดลองและเรือนต้นไม้ของภาควิชาชีววิทยา

คณะวิทยาศาสตร์เปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต แก่นักศึกษารุ่นแรก จำนวน 48 คน แบ่งเป็น 3 สาขาใน 2 ภาควิชาคือ สาขาวิชาคณิตศาสตร์ และ สาขาวิชาสถิติ ในภาควิชาคณิตศาสตร์ และ สาขาวิชาชีววิทยาในภาควิชาชีววิทยา จากนั้นในปีการศึกษา 2519 คณะวิทยาศาสตร์ได้เปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาเคมี และ สาขาวิชาฟิสิกส์ เพิ่มอีก 2 สาขาวิชาเอก ทางคณะวิทยาศาสตร์มีนโยบายการพัฒนาการศึกษาในด้านคุณภาพการศึกษา และการจัดตั้งสาขาวิชาใหม่ ๆ อยู่เสมอ และมีนักศึกษาสนใจเข้าศึกษาเพิ่มมากขึ้น ดังนั้นตั้งแต่ปีการศึกษา 2520 เป็นต้นมาคณะวิทยาศาสตร์จึงรับนักศึกษาชั้นปีที่ 1 เพิ่มขึ้นทุกปี

ปีการศึกษา 2522 คณะวิทยาศาสตร์เปิดรับนักศึกษาในเขตภูมิภาคตะวันตกให้เข้าศึกษาในคณะวิทยาศาสตร์ โดยการสอบคัดเลือกแบบโควตาพิเศษเป็นครั้งแรก ในขณะนั้น คณะวิทยาศาสตร์ผลิตบัณฑิต 6 สาขาวิชา ได้แก่ สาขาวิชาคณิตศาสตร์ สาขาวิชาสถิติ สาขาวิชาเคมี สาขาวิชาชีววิทยา สาขาวิชาฟิสิกส์ และสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ทั่วไป ซึ่งมีสาขาย่อยดังนี้ สาขาวิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ชีวฟิสิกส์ สาขาวิชาเคมีชีววิทยา และ สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ชีววิทยาสถิติ ในปีงบประมาณ 2525 คณะวิทยาศาสตร์ได้ก่อสร้างโรงเลี้ยงแมลงเพื่องานวิจัย ของภาควิชาชีววิทยาอีก 1 หลัง โดยสร้างต่อเชื่อมกับเรือนกระจกสำหรับปลูกพืชทดลอง หลังจากเปิดหลักสูตรวิทยาศาสตร์ทั่วไปเป็นเวลาพอสมควรคณะวิทยาศาสตร์ ประสบปัญหาการจัดการเรียนการสอนเป็นอย่างมาก จึงมีดำริที่จะหยุดผลิตบัณฑิตสาขาวิชานี้ แต่เล็งเห็นถึงความสำคัญของ สาขาวิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม ดังนั้นนับแต่ปีการศึกษา 2528 เป็นต้นมาคณะวิทยาศาสตร์จึงรับนักศึกษาเข้าศึกษาหลักสูตรวิทยาศาสตร์ทั่วไป เพียงสาขาวิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมเท่านั้น ต่อมาปีการศึกษา 2532 คณะวิทยาศาสตร์ได้รับการอนุมัติจัดตั้งภาควิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม จากทบวงมหาวิทยาลัยซึ่งคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศิลปากรเป็นคณะวิชาแรกในประเทศไทย ที่เปิดสอนหลักสูตรวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมในระดับปริญญาตรี การเรียนการสอนในอีกสาขาหนึ่งที่มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในคณะวิทยาศาสตร์ ควบคู่ไปกับการเติบโตของศูนย์คอมพิวเตอร์ของมหาวิทยาลัยคือ สาขาวิทยาการจัดการคอมพิวเตอร์ ซึ่งได้รับความเห็นชอบผ่านการอนุมัติจากทบวงมหาวิทยาลัยในปี พ.ศ. 2531

จากการขยายตัวทางการศึกษา ทำให้จำนวนนักศึกษา อาจารย์และบุคลากรทุกด้านเพิ่มมากขึ้น อาคารที่ทำการหลังแรกจึงดูคับแคบลงไปอย่างมาก คณะวิทยาศาสตร์มีความจำเป็นต้องสร้างอาคารหลังใหม่ขึ้นอีก 1 หลัง เพื่อใช้เป็นสถานที่ทำการของภาควิชาเคมี ภาควิชาฟิสิกส์ ห้องปฏิบัติการและห้องวิจัยของสาขาวิชาเคมีและสาขาวิชาฟิสิกส์ตลอดจนห้องบรรยายต่าง ๆ นอกจากห้องเรียนดังกล่าวแล้วทางคณะวิทยาศาสตร์ยังเล็งเห็นความจำเป็นในการใช้ห้องบรรยายรวม สำหรับใช้บรรยายวิชาพื้นฐานของคณะวิทยาศาสตร์ จึงดำริสร้างอาคารเรียนรวมขึ้นอีกหนึ่งหลัง พร้อมกับอาคารวิทยาศาสตร์หลังที่ 3 ซึ่งเป็นที่จัดตั้งสำนักงานภาควิชาเคมี สำนักงานภาควิชาฟิสิกส์ ห้องปฏิบัติงาน ห้องวิจัยทางเคมีและฟิสิกส์จนถึงปัจจุบัน

ขณะที่มหาวิทยาลัยศิลปากรขยายตัวอย่างต่อเนื่อง คณะวิทยาศาสตร์จึงรับภาระการสอนวิชาพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ให้กับคณะต่าง ๆ ที่จัดตั้งขึ้นใหม่ อาทิ คณะเภสัชศาสตร์ และ คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรม ส่งผลให้จำนวนนักศึกษาเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว คณะวิทยาศาสตร์จึงมีความจำเป็นต้องขยายพื้นที่และอาคารเรียน เพื่อรองรับการเรียนการสอนที่เพียงพอและมีประสิทธิภาพ  ในการดำเนินการดังกล่าวคณะวิทยาศาสตร์ได้สร้างอาคารปฏิบัติการเพิ่มเติม เพื่อใช้เป็นห้องปฏิบัติการวิชาพื้นฐานทั้งหมด รวมถึงศูนย์เครื่องมือวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่คณะวิทยาศาสตร์ดูแลการดำเนินงาน อาคารหลังนี้จึงได้รับชื่อว่า อาคารปฏิบัติการรวมและศูนย์เครื่องมือวิทยาศาสตร์ (อาคารวิทยาศาสตร์ 4) 

การขยายตัวทางการศึกษาที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วทำให้คณะวิทยาศาสตร์ประสบปัญหาด้านสถานที่เรียนเพิ่มเติมอีกครั้ง คณะจึงได้รับงบประมาณก่อสร้างอาคารใหม่ บนพื้นที่เดิมของอาคารวิทยาศาสตร์หลังที่ 1 ซึ่งชำรุดทรุดโทรมแล้ว จากเดิมที่เป็นอาคารสูง 3 ชั้น ได้ปรับปรุงเป็นอาคารใหม่สูง 8 ชั้น และยังคงใช้ชื่อเดิมว่า อาคารวิทยาศาสตร์หลังที่ 1 ในเวลาต่อมา ปี พ.ศ. 2562 อาคารนิทรรศการธรรมชาติวิทยา ได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้จัดแสดงนิทรรศการทางวิทยาศาสตร์ การประชุม และงานสัมมนาขนาดเล็ก นอกจากนี้พื้นที่โถงและบริเวณด้านหลังของอาคารยังถูกใช้เป็นสถานที่จัดกิจกรรมนักศึกษาอยู่เสมอ อาทิ งานดนตรีในสวน และการฉายภาพยนตร์กลางแปลง

ตลอดเวลาที่ผ่านมา คณะวิทยาศาสตร์มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาการศึกษาให้กับหน่วยงานต่าง ๆ มากมาย เช่น การเข้าร่วมโครงการพัฒนาและส่งเสริมผู้มีความสามารถพิเศษทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (พสวท.) โครงการส่งเสริมการผลิตครูที่มีความสามารถพิเศษทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ระดับมัธยมศึกษา (สควค.) โครงการห้องเรียนวิทยาศาสตร์ในโรงเรียนโดยการกำกับดูแลของมหาวิทยาลัย (วมว.) และยังได้รับแต่งตั้งให้เป็นศูนย์โอลิมปิกวิชาการ สอวน. อีกทั้งยังได้สร้างความร่วมมือทางวิชาการกับหน่วยงานทั้งภาครัฐและเอกชน ทั้งในและต่างประเทศอย่างต่อเนื่อง