材料科學
南洋理工大學的材料科學學科在2021QS世界大學學科排名中位列第一位。
南洋理工大學于1991年在材料工程系下開設了新加坡第一個材料工程學位課程，隨著對材料工程師的需求不斷增加，該系隨後于2000年提升爲一所成熟的工程學院，現爲材料科學學院工程學院。
這是世界上最大的材料工程機構之一，擁有1000多名本科生和230名研究生。
電子電氣工程
南洋理工大學的電子電氣工程近年來進步很快，在2021QS世界大學學科排名中位列世界第4，同比上升了2位。
南洋理工電氣與電子工程學院(NTU EEE)是世界上規模最大、排名最高的學院之一，擁有3,000多名本科生和1,000名研究生。它是最初組建南洋理工大學的三所學校之一，當時被稱爲南洋理工學院。1985年第一批194名學生順利畢業，標志著第一批南洋理工EEE畢業生。
機械
南洋理工大學擁有排名世界前十的機械專業，該專業在2021版排名上升了6位，位列QS世界大學學科排名第5名。
NTU機械與航空航天工程學院(MAE)與勞斯萊斯、通用電氣、惠普公司、普惠和新加坡的知名公司建立了良好的行業合作夥伴關系。它擁有由 90多名教授組成的教師隊伍，是世界上最大的機械工程學院之一。教職員工來自全球知名大學，在傳統和新興機械和航空航天工程以及先進制造、機電一體化、創新設計、納米技術以及生物醫學和計算應用等專業領域提供豐富的集體專業知識。
傳播和媒體研究
南洋理工大學的傳播和媒體研究專業排名近年來不斷上升，2021年位列QS學科排名世界第6名。
南大在1992年成立了一個獨立的傳播研究學院，並任命時任新加坡國立大學大衆傳播系系主任的Eddie CY Kuo教授爲創始院長，並于1993年招收第一批學生。2006年，這個學院被正式命名爲Wee Kim Wee傳播與信息學院。學院的研究焦點主要在于人工智能和人機交互、健康和科學傳播、移動通信、戰略傳播、神經媒體研究、大數據分析和電影/紀錄片研究等。
化工
南洋理工大學的化工專業在2021QS學科排名中獲得了曆史最好成績，位列世界第6。
南洋理工大學的化學與生物醫學工程學院專注于四個對新加坡及其他地區具有新興相關性和重要性的研究領域，包括化學工程、生物技術與合成生物學、轉化醫療保健和生物醫學技術、食品科技等。除了生産有用的材料外，化學工程還關注開拓有價值的新材料和技術——例如納米技術、燃料電池和生物醫學工程。
土木工程
在經曆2020年的下滑之後，南洋理工大學的土木學科回到了世界前10，目前位列世界第7。
南大的土木與環境工程學院（CEE）是可持續建築環境的領先學校。學院在引領高等教育、推進研究創新和在土木與環境工程和海事研究領域的多個重點學科提供專業服務方面發揮著不可或缺的作用，旨在爲新加坡及其他地區的技術和經濟進步做出貢獻。
化學
南洋理工大學的化學學科名次2021年小幅上升，位列QS排名世界第8。
南洋理工大學的化學和生物化學系隸屬于南洋理工大學理學院下屬的物理與數學科學學院，它在合成化學、生物和藥物化學、成像和傳感等方面擁有較高成就。
該系位于世界上最好的化學大樓之一，配備了最先進的儀器，包括七台高場核磁共振(NMR)光譜儀、一台電子順磁共振(ESR)光譜儀、一台共聚焦顯微鏡、三台X射線衍射儀，以及一系列質譜儀、透射電子顯微鏡(TEM)和其他儀器。這些設施不僅可供研究生研究人員使用，也可供本科生使用。
教育學
南洋理工大學的教育學排名在經曆2020年的下滑之後回歸世界前10，位列世界第9。
南洋理工大學的國立教育學院（NIE）是南理工的一個自治機構，也是新加坡唯一的師資培訓機構。NIE大約有360名學術人員，其中81%的 NIE學術人員擁有博士學位，17%擁有碩士學位，2%擁有學士學位或專業資格（截至2018年7月）。