Khoa Khoa học Tự nhiên là một trong những khoa được thành lập sớm nhất của Trường Đại học Phú Yên, tiền thân là Khoa Tự nhiên của Trường CĐSP Phú Yên được thành lập từ năm 1989 (thời điểm tái lập tỉnh Phú Yên). Qua gần 30 năm hoạt động, Khoa Khoa học Tự nhiên đã đào tạo được hơn 2.200 sinh viên các ngành cao đẳng sư phạm: Toán, Vật lý, Hóa học, Sinh học, Môi trường, Kỹ thuật công nghiệp, Kỹ thuật nông nghiệp. Sau 10 năm hoạt động dưới mái trường Đại học Phú Yên được nâng cấp, khoa đã đào tạo gần 200 cử nhân khoa học và sư phạm các ngành Toán, Hóa học, Sinh học. Các sinh viên sau khi ra trường đang giữ vai trò nòng cốt trong lực lượng giáo viên ở các trường trung học cơ sở ở tỉnh Phú Yên và bước đầu tham gia vào thị trường lao động kỹ thuật ở tỉnh Phú Yên và các tỉnh xung quanh. Nhiều sinh viên CĐSP tốt nghiệp từ khoa đã trở lại trường tiếp tục học tập ở trình độ đại học tại các khóa đào tạo liên thông và một số đã và đang tiếp tục học tập ở trình độ thạc sĩ. Từ 2007 đến nay Sinh viên của Khoa đã được tham gia các kỳ thi Olympic Toán học và Hóa học sinh viên toàn quốc nhằm có cơ hội phát huy năng lực học tập, giao lưu, tăng cường hiểu biết lẫn nhau với sinh viên các trường Đại học trên toàn quốc. Nhiều sinh viên đã đạt được giải cao trong các kỳ thi này đã và đang là nguồn động viên, khích lệ cho cán bộ - giảng viên và sinh viên khoa Khoa học tự nhiên.

Về cơ sở vật chất, Khoa Khoa học Tự nhiên đang quản lý 2 phòng thí nghiệm Vật lý, 2 phòng thí nghiệm Hóa học, 3 phòng thí nghiệm Sinh học. Các phòng thí nghiệm đã được đầu tư trang thiết bị cơ bản đáp ứng nhu cầu thực hành cho sinh viên các ngành Hóa học và Sinh học và bước đầu đã đầu tư một số thiết bị hỗ trợ tích cực cho hoạt động nghiên cứu khoa học của cán bộ, giảng viên và sinh viên. Khoa đang được nhà trường tiếp tục đầu tư cơ sở vật chất về trang thiết bị thí nghiệm thực hành để tăng cường năng lực phục vụ giảng dạy, học tập và nghiên cứu. Khoa đã và đang có quan hệ và được sự hỗ trợ giúp đỡ của các cơ quan, đơn vị, trường học, viện nghiên cứu trong và ngoài tỉnh về trang thiết bị khoa học như trường Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa, Cao đẳng nghề Phú Yên, trường Đại học Quy Nhơn, trường Đại học Nha Trang, Viện Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nha Trang, Viện Công nghệ hóa học thành phố Hồ Chí Minh, Viện Khoa học Tây Nguyên, Viện Khoa học nông nghiệp Nam Trung Bộ, Viện Khoa học lâm nghiệp Tây Nguyên, Chi cục Tiêu chuẩn – Đo lường - Chất lượng Phú Yên, Trung tâm Tiêu chuẩn – Đo lường - Chất lượng khu vực 3 (Tp Hồ Chí Minh) và nhiều cơ sở sản xuất kinh doanh hoạt động trên các lĩnh vực liên quan nhằm tăng cường cơ hội thực hành, thực tập, nghiên cứu và tiếp cận thực tế cho cán bộ, giảng viên trong Khoa. Khoa cũng thường xuyên tổ chức hội thảo khoa học, seminar chuyên đề có sự tham gia của các nhà khoa học hàng đầu trong nước và quốc tế nhằm thu hút ý tưởng, kinh nghiệm từ các chuyên gia, tạo môi trường học thuật, khuyến khích cán bộ, giảng viên, sinh viên tham gia vào các hoạt động nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ.

Sau 10 năm thành lập trường, với sự nỗ lực không ngừng của đội ngũ cán bộ - giảng viên, sự lãnh đạo, chỉ đạo của Ban Giám hiệu nhà trường và sự hợp tác của các cơ sở đào tạo, nghiên cứu khoa học, cơ sở sản xuất kinh doanh và của các nhà khoa học trong và ngoài nước, khoa Khoa học tự nhiên đã vững vàng và sẵn sàng cho một giai đoạn mới, giai đoạn hội nhập, hợp tác và phát triển, đáp ứng nhu cầu nhân lực với yêu cầu ngày càng cao của tỉnh Phú Yên và khu vực.