1937年“八一三”淞沪战事发生，暨南大学真如校区几被夷为平地。理学院随学校迁入上海外国租界继续办学，时间长达四年之久。“孤岛”时期，全体师生居无定所，颠沛流离，多历磨难，然能颂书治学不止，实为学院历史上最为艰险亦最为悲壮的一页。
1937年7月7日，“卢沟桥事变”发生，中日战争全面爆发。8月13日，日军大举进攻上海，暨南大学地处战区，遂成战火首先殃及之地。所幸学校未雨绸缪，于战事发生前即着手迁往租界办学事宜，故教学活动得以在战火纷飞中不至中断。
战事发生前，理学院鉴于1932年“一二八”事变时图书仪器损失惨重之教训，乃将重要仪器、标本及全部药品装运出险，所有图书亦由图书馆负责迁移。但较为笨重的试验机械及普通玻璃器皿，因搬运不便，当时未能全部运出。后虽多次派人回校拟运，终因交通工具缺乏，加之临时储藏困难，故所蒙损失仍巨。理学院师生随学校开始了在租界居无定所、流离办学的艰难历程。
是年底，淞沪战事结束，上海除外国租界外全部沦为日军铁蹄之下。外国租界宣布“中立”，日军势力暂没有侵入，租界处于日军占领区的四面包围中，形成“孤岛”状态。日军占领上海后，不断发生日伪策划的绑架事件。此时，沪西、闸北、南市、浦东等地成立了一些伪校，对暨南大学不利的传闻渐渐多了起来。校方匆匆筹备后，于1938年春假搬迁到法租界陶尔斐斯路四合里38号上课。该处临近顾家宅公园，提供了一个短暂而宁静的读书环境。
1938年秋刚开学不久，上海法租界有“九一八”学生献金集会事件发生，法国驻沪总领事强令除交大外其他战争爆发后迁入租界之公私立大学（包括国立暨南大学在内）均须迁出。无奈之下，学校先是暂借威海卫路新寰中学上课，及11月10日，何炳松校长通过其堂侄何德奎（时任租界工部局华人总办）租得公共租界康脑脱路528号作为校舍，当月全部迁入上课。
经历了这几次搬迁风波，局面稍得稳定。1939年度第二学期中，以维修校舍故，短期内再度迁出，借用南阳路滨海中学上课，至是年5月20日校舍修缮完工后才迁回并一直留于此，直至太平洋战事发生，日军侵入公共租界，理学院才随学校内迁福建建阳。
回顾这段颠沛流离的办学历史，令人不胜唏嘘。当时人的感叹，更能反映包括理学院师生在内的暨南人维护侨教血脉的勇气和毅力：
盖自真如迁沪以来，屈指三数年间，校址屡易，几无定所；本级同学（注：指1940级毕业生——笔者），亦随之奔波无常。且以环境特殊，风波时起，无日不在动荡之中。其颠沛困苦，有如是者！然长校这，初未尝因之稍馁其气，亦未尝因之而稍易初衷，其所以能如此者，盖以不变应万变，坚毅不拔，持之以定也。
虽然，本级同学在此万分艰难之中，其求学之精神，亦有足称者：如中外文系则有中外文研究会，教育系则有教育研究会。他如史地系、理学院、商学院等，则有史地、数理、经济等研究会。凡此研究，虽不敢自诩有何成就，然于研究之精神，四年如一日，未尝稍懈，此则堪以自信者也。
这一时期暨南大学各院系的设置受战争及1939年后国民政府教育部修正高等教育政策的影响，有些微变化，1940年后趋于稳定。具体到理学院，大致情况如下：
战前理学院设数学系、物理学系、化学系3系。1938年1月奉教育部令将数学系和物理学系合并为数理学系。1937年底有专任教授13人，后有所增益。
在课程设置上，理学院“除作纯粹科学研究外，”为适应战时实际需求，“并以造就应用科学人才，力谋发展海外侨胞所办之事业为职责。”故大力开设应用科学课程如应用数学、机械画、金工实习、机械工学、应用电学、应用化学、化学工程等。此外，理学院还计划设置工程学系和医学预科（受条件限制，最终未能付诸实施）。
此外，暨南大学为收容统一招考未录取而成绩较优之学生及次年度另招高中毕业而未参加统一招考者入班肄业，于1939年上半年附设大学先修班，首招学生51人。
“孤岛”时期，受战事影响，交通受阻，时局变幻莫测，暨南大学的学生管理工作在尽力维持原有办学原则外，不断作出调适，以应对战局变化，其最高宗旨就在于坚守华侨教育之阵地，为国家民族为千千万万海外华侨父老培育有用之才。
这一时期学生的招收，除正常的招录途径外，鉴于战时的特殊情况，学校还推行借读生制度和转学生制度。但总体看，由于学校迁入租界办学后，处境艰苦，来自日伪的威胁无时无处不在，加之受战事影响，交通不便，学生招收情况并不理想，学生总数约为五六十到一百多人，学校中的华侨学生人数更是锐减到不足十人。
抗战爆发后，不少学生经济十分困难。国民政府为使学生安心求学，从1938年始在高校中推行贷金制度，待学生毕业3年后开始偿还，偿还期限至多为20年。不久，贷金制度改为公费生制度，此前领得贷金之学生，亦免于归还。当时暨大的公费生分为甲（全公费生）、乙（半公费生）两种，整体看，公费生比例较高，如文学院、商学院为全体学生的40%，理学院比例最高，为全体学生的80%。
“孤岛”时期虽然环境艰险，但学生的学术活动依旧活跃，据当时化学系学生谢天沙回忆，他参与的两浙同学会还专门邀请了老一辈的外交家颜惠庆来校演讲，以振奋抗日爱国信念。