Sebagai salah satu unit pelaksana akademik di lingkungan Universitas Pendidikan Ganesha (UNDIKSHA), FMIPA memiliki sejarah yang tidak terlepas dari sejarah UNDIKSHA. Cikal bakal berdirinya FMIPA diawali dari keberadaan tiga jurusan yang terkait dengan bidang MIPA yaitu Jurusan Pendidikan Matematika, Jurusan Pendidikan Fisika, dan Jurusan Pendidikan Biologi dari sembilan jurusan yang dimiliki oleh Fakultas Keguruan Universitas Udayana pada Tahun 1979. Pada Tahun 1980 Fakultas Keguruan menambah satu jurusan lagi dalam bidang MIPA, yaitu Jurusan Pendidikan Kimia. Dosen yang ditugasi sebagai pimpinan di masingmasing jurusan saat itu adalah Drs. Soejono sebagai Ketua Jurusan Pendidikan Matematika, Drs. I Nyoman Suwitra sebagai Ketua Jurusan Pendidikan Fisika, Dra. Ida Ayu Made Candra sebagai ketua Jurusan Pendidikan Biologi, dan Drs. I Ketut Sarna sebagai Ketua Jurusan Pendidikan Kimia.
Berdasarkan Keppres RI Nomor 62 tahun 1982 pada tanggal 12 Pebruari 1983, Fakultas Keguruan dan Fakultas Ilmu Pendidikan Universitas Udayana dilebur menjadi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan (FKIP) Universitas Udayana. Sejak saat itu, Jurusan Pendidikan Matematika, Fisika, Biologi, dan Kimia dijadikan satu menjadi Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) dan mengubah jurusan-jurusan tersebut menjadi Program Studi Pendidikan Matematika, Program Studi Pendidikan Fisika, Program Studi Pendidikan Biologi, dan Program Studi Pendidikan Kimia. Pada Tahun Akademik 1988/1989 Jurusan
Pendidikan MIPA mendapat kepercayaan mengemban program studi baru lagi yaitu Program Studi Pendidikan Olahraga dan Kesehatan. Sejalan dengan perubahan FKIP Universitas Udayana menjadi Sekolah Tinggi Keguruan dan Ilmu Pendidikan (STKIP) Singaraja melalui Surat Keputusan Presiden nomor 8 tahun 1993 tanggal 16 Januari 1993, Program Studi Pendidikan Jesmani, Kesehatan, dan Rekreasi diintegrasikan ke dalam Jurusan Ilmu Pendidikan. Dengan demikian, Jurusan Pendidikan MIPA kembali membawahi empat program studi, yaitu: Program Studi Pendidikan Matematika, Program Studi Pendidikan Fisika, Program Studi Pendidikan Biologi, dan Program Studi Pendidikan Kimia.
Kebijakan Pemerintah untuk memberikan perluasan mandat kepada Lembaga Pendidikan Tenaga Kependidikan (LPTK) memotivasi STKIP Singaraja untuk mempersiapkan diri mengemban program non kependidikan. Namun, sepanjang mengemban status sekolah tinggi ini, belum ada dikembangkan program nonkependidikan yang di bawah naungan Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam STKIP Singaraja. Selanjutnya, melalui perjuangan yang cukup berat untuk melaksanakan rencana perluasan mandat dan melalui studi kelayakan tentang usulan perubahan status STKIP, akhirnya berdasarkan Keputusan Presiden Nomor 19 Tahun 2001 tanggal 5 Pebruari 2001 STKIP Singaraja disetujui berubah menjadi Institut Keguruan dan Ilmu Pendidikan (IKIP) Negeri Singaraja. Dengan berubahnya status STKIP Singaraja menjadi IKIP Negeri Singaraja ini berbagai program studi nonkependidikan dikembangkan termasuk Program Studi Analis Kimia yang berada di bawah naungan Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengatahuan Alam. Program Studi Analis Kimia (D-3) yang dirancang dan diusulkan oleh Program Studi Pendidikan Kimia ini didirikan berdasarkan Surat Dirjen DIKTI Nomor 138/D/T/2002 tanggal 25 Januari 2002. Oleh karena itu, pada awal masa layanannya ini, Program Studi Analis Kimia diketuai oleh Drs. I Wayan Redhana, M.Si yang saat itu juga sebagai Ketua Program Studi Pendidikan Kimia.
Pada tahun akademik 2002/2003, melalui Organisasi Tata Kerja (OTK) dan Statuta IKIP Negeri Singaraja Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam ditingkatkan statusnya menjadi fakultas, yaitu Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FPMIPA) dan perubahan program studi menjadi jurusan. Pada periode ini, FPMIPA membawahi lima jurusan, yaitu: Jurusan Pendidikan Matematika (S1), Jurusan Pendidikan Fisika (S1), Jurusan Pendidikan Kimia (S1), Jurusan Pendidikan Biologi (S1), dan Jurusan Analis Kimia (D3). Pada periode awal kepemimpinan di FMIPA ini, Drs. Wayan Sogog terpilih sebagai Dekan FPMIPA pertama yang dipilih oleh Senat FPMIPA.
Semenjak menjadi fakultas inilah, berbagai hibah telah dimenangkan FPMIPA mulai dari DUE-Like, SP4, SemiQue, PGSM, PGBI, PGMPABI, PHK A2 di beberapa jurusan, dan IMHERE. Melalui Program IMHERE Jurusan Pendidikan Kimia dan Pendidikan Biologi telah menyelenggarakan perkuliahan secara bilingual. Jurusan Pendidikan Matematika juga telah melaksanakannya yang didukung oleh Program A2-nya. Sebagai dampak dari hibah DUE-Like, FPMIPA memiliki “pangkalan” komputer untuk kepentingan pengembangan program inovasi pendidikan dan pembelajaran. Sejumlah sarana penunjang pendidikan dan pelatihan lainnya melalui berbagai hibah kompetisi pemerintah seperti, DUE-LIKE, SP4, PHK A2, PHK A1, TPSDP, dan I-MHEREjuga telah diupayakan. Sarana pendidikan yang dimiliki FPMIPA meliputi buku-buku, fasilitas laboratorium, fasilitas laboratorium komputer, ruang belajar multimedia, fasilitas audio visual, media pembelajaran, dan sarana penunjang pendidikan lainnya.
Perkembangan besar di lembaga ini terjadi setelah diterbitkan Penpres Nomor11/2006 tanggal 11 Mei 2006 tentang perubahan status IKIP Negeri Singaraja menjadi Universitas Pendidikan Ganesha (UNDIKSHA). Dengan perkembangan ini, mulai Tahun Akademik 2006/2007 FPMIPA dipimpin oleh Bapak Drs. I Gusti Ngurah Pujawan, M.Si. yang terpilih secara demokratis sebagai Dekan FMIPA periode 2006 – 2010 yang akhirnya diperpanjang hingga 2011. Perpanjangan ini dilakukan karena adanya perubahan dalam tata cara pemilihan rektor yang diterbitkan oleh Kementerian Pendidikan Nasional yang akhirnya berimbas pada masa kepemimpinan ditingkat fakultas. Pada periode ini FPMIPAmasih membawahi lima jurusan yaitu Jurusan Pendidikan Matematika (S1), Jurusan Pendidikan Fisika (S1), Jurusan Pendidikan Biologi (S1), Jurusan Pendidikan Kimia (S1), dan Jurusan Analis Kimia (D3).
Berdasarkan Peraturan Mendiknas Nomor 29 Tahun 2007 tentang Organisasi dan Tata Kerja UNDIKSHA nama fakultas disesuaikan dengan menghilangkan kata pendidikan pada seluruh fakultas sehingga Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FPMIPA) menjadi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA). Hal ini sebagai wujud dari perluasan mandat untuk mengembangkan jurusan/program studi nonkependidikan di lingkungan FMIPA. Dalam perkembangan selanjutnya, melalui SK Dirjen Dikti Nomor 972/D/T/2008 tanggal 8 April 2008 tentang Penyelenggaraan Jurusan Budidaya Kelautan (D3), maka sejak Tahun Akademik 2008/2009 FMIPA telah membawahi 6 (enam) jurusan yaitu Jurusan Pendidikan Matematika (S1), Jurusan Pendidikan Fisika (S1), Jurusan Pendidikan Biologi (S1), Jurusan Pendidikan Kimia (S1), Jurusan Analis Kimia (D3), dan Jurusan Budidaya Kelautan (D3). Di awal keberadaannya, Dr. Ida Bagus Jelantik Suasta, M.Si ditugaskan sebagai Ketua Jurusan Budidaya Kelautan (D3).
Mulai tahun akademik 2010/2011 FMIPA UNDIKSHA membuka salah satu Program Rintisan, yaitu Rintisan Kelas Bertaraf Internasional untuk empat Jurusan program S1, yaitu Jurusan Pendidikan Matematika, Jurusan Pendidikan Kimia, Jurusan Pendidikan Biologi, dan Jurusan Pendidikan Fisika. Pada tahun akademik ini pula, FMIPA selanjutnya dipimpin oleh Prof. Dr. Ida Bagus Putu Arnyana, M.Si yang terpilih sebagai Dekan untuk masa bakti 2011 –2015.
Pada periode ketiga kepemimpinan FMIPA ini, tepatnya dalam Tahun Akademik 2014/2015, FMIPA membawahi tambahan 1 (satu) jurusan lagi, yaitu Pendidikan IPA melalui Keputusan Mendikbud RI Nomor 359/E/O/2014, tanggal 27 Agustus 2014 tentang ijin penyelenggaraan prodi pendidikan IPA (S1). Dengan demikian, pada Tahun Akademik ini FMIPA telah membawahi tujuh jurusan, yaitu Jurusan Pendidikan Matematika (S1), Jurusan Pendidikan Fisika (S1), Jurusan Pendidikan Biologi (S1), Jurusan Pendidikan Kimia (S1), Jurusan Analis Kimia (D3), Jurusan Budidaya Kelautan (D3), dan Jurusan Pendidikan IPA (S1). Di awal operasinya ini, Dr. Ni Made Pujani, M.Si ditugaskan sebagai Ketua Jurusan Pendidikan IPA.
Dengan semakin meningkatnya kebutuhan sumber daya manusia Indonesia yang berdaya saing tinggi dalam berbagai aspek keilmuan termasuk dalam bidang MIPA, maka FMIPA akan terus mengembangkan program studi baru. Oleh karena itu, arah pengembangan FMIPA UNDIKSHA yang dituangkan dalam Renstra ini di antaranya adalah mengembangkan program studi baru yang kompetitif dan merevitalisasi program diploma sebagai upaya untuk memenuhi tuntutan kebutuhan tersebut.