La faculté des sciences a été fondée en 1810 et occupait de vieux bâtiments de la rue Lakanal à Toulouse. En 1887, elle a été transférée dans des locaux neufs des allées Saint-Michel, près du jardin des plantes. La faculté était alors un centre scientifique destiné à préparer pour l’enseignement secondaire des sciences un petit nombre de jeunes gens, tous candidats à l’une des licences ou à l’agrégation. Des changements importants se sont produits dans la vie essentielle de la faculté ; deux causes principales ont élargi le champ d’activité de la faculté : création d’un enseignement préparatoire aux études médicales et orientation de l’enseignement supérieur scientifique vers les sciences appliquées. En 1891, au moment de l’organisation de la faculté mixte de médecine et de pharmacie de Toulouse, le ministère de l’Instruction publique décida que les enseignements de physique, chimie et histoire naturelle destinés aux étudiants de première année seraient donnés à la faculté des sciences. Depuis 1894, tous les étudiants en médecine doivent, pour s’inscrire, produire un certificat de sciences physiques, chimiques et naturelles, dit certificat PCN. L’accroissement du nombre des étudiants a alors été notable : de 40 en 1894-1895, il s’élevait à 168 en 1905-1906. L’université a été contrainte de construire une annexe à côté du bâtiment principal de la faculté pour les services de physique, botanique et botanique agricole, permettant ainsi de faire face aux nouveaux besoins. L’idée de faire participer les facultés des sciences à la vie du pays en les orientant vers l’enseignement des sciences appliquées, découlait tout naturellement de la conception moderne du progrès social basé sur la science, et le groupement des facultés en universités autonomes, restauration des universités de la vieille France. Les ressources intellectuelles que procurent les nombreux enseignements groupés dans une faculté peuvent être mieux utilisées que pour préparer quelques licenciés et inculquer une culture générale aux futurs étudiants en médecine. Ces ressources peuvent s’adapter à l’instruction de jeunes gens vers l’agriculture ou l’industrie. Les étapes successives de ce développement sont la création au fil des ans d’instituts rattachés à la faculté des sciences, dont les enseignements reflètent une société en évolution : 1888, création d’un cours public de chimie agricole professé par M. Sabatier ; 1889, création d’un cours de chimie agricole et industrielle ; 1892 à 1893, création d’une station agronomique annexée à la faculté ; 1894, création d’une station d’essais de semences et de pathologie végétale ; 1898, création d’une chaire magistrale de botanique agricole ; 1901, création d’une station de pisciculture et d’hydrobiologie ; 1909, création d’un institut agricole. La chimie appliquée était enseignée régulièrement dès 1889, et depuis 1896, date de la création des certificats d’études supérieures donnant à la licence ès-sciences, la faculté délivre un certificat de chimie appliquée. En 1906, l’université a créé un diplôme d’ingénieur chimiste, et la conséquence de cette création a été l’organisation d’un institut de chimie à la faculté des sciences dès cette année-là. Depuis 1896-1897, la faculté délivre un certificat d’études supérieures de physique appliquée. L’orientation vers l’électricité industrielle ne s’affirme qu’en 1902-1903. Cet enseignement a abouti à la création d’un institut électrotechnique en 1907, sur le boulevard Riquet à Toulouse. Les étudiants français et étrangers ont afflué si nombreux que l’addition de locaux neufs s’est imposée comme nécessaire. Un institut de mécanique des fluides viendra compléter les formations dispensées par la faculté des sciences à partir de 1910. À la fin des années 1950, Émile Durand, doyen de la faculté des sciences de Toulouse, lance l’idée de la création d’un campus, à l’américaine, pour héberger la faculté des sciences ; à la même époque, il est décidé de créer à Toulouse un institut national des sciences appliquées rattaché à la faculté des sciences. L’INSA de Toulouse est ouvert en 1962 dans le quartier de Rangueil. Dans les années qui suivent, de nombreux enseignements de la faculté des sciences sont transférés dans des locaux des allées Jules-Guesde à Toulouse, vers les nouvelles installations, grands amphithéâtres et nombreuses salles de cours. Il devient aussi possible de créer des bureaux pour les enseignants et des laboratoires de recherche. En même temps que le campus de la faculté des sciences se constitue ce que l’on nomme le complexe scientifique de Rangueil, dans lequel s’installent des écoles comme l’École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (« Supaéro » puis ISAE) ou l’ENAC, mais aussi des laboratoires de recherche, comme le LAAS, ou le CESR (IRAP). En 1969, à la suite de la loi Faure sur l'orientation de l'enseignement supérieur, l’université Toulouse III – Paul Sabatier, héritière directe de l’ancienne université de Toulouse fondée en 1229, est née officiellement de la fusion des facultés de médecine, de pharmacie et des sciences.
