材料科学
南洋理工大学的材料科学学科在2021QS世界大学学科排名中位列第一位。
南洋理工大学于1991年在材料工程系下开设了新加坡第一个材料工程学位课程，随着对材料工程师的需求不断增加，该系随后于2000年提升为一所成熟的工程学院，现为材料科学学院工程学院。
这是世界上最大的材料工程机构之一，拥有1000多名本科生和230名研究生。
电子电气工程
南洋理工大学的电子电气工程近年来进步很快，在2021QS世界大学学科排名中位列世界第4，同比上升了2位。
南洋理工电气与电子工程学院(NTU EEE)是世界上规模最大、排名最高的学院之一，拥有3,000多名本科生和1,000名研究生。它是最初组建南洋理工大学的三所学校之一，当时被称为南洋理工学院。1985年第一批194名学生顺利毕业，标志着第一批南洋理工EEE毕业生。
机械
南洋理工大学拥有排名世界前十的机械专业，该专业在2021版排名上升了6位，位列QS世界大学学科排名第5名。
NTU机械与航空航天工程学院(MAE)与劳斯莱斯、通用电气、惠普公司、普惠和新加坡的知名公司建立了良好的行业合作伙伴关系。它拥有由 90多名教授组成的教师队伍，是世界上最大的机械工程学院之一。教职员工来自全球知名大学，在传统和新兴机械和航空航天工程以及先进制造、机电一体化、创新设计、纳米技术以及生物医学和计算应用等专业领域提供丰富的集体专业知识。
传播和媒体研究
南洋理工大学的传播和媒体研究专业排名近年来不断上升，2021年位列QS学科排名世界第6名。
南大在1992年成立了一个独立的传播研究学院，并任命时任新加坡国立大学大众传播系系主任的Eddie CY Kuo教授为创始院长，并于1993年招收第一批学生。2006年，这个学院被正式命名为Wee Kim Wee传播与信息学院。学院的研究焦点主要在于人工智能和人机交互、健康和科学传播、移动通信、战略传播、神经媒体研究、大数据分析和电影/纪录片研究等。
化工
南洋理工大学的化工专业在2021QS学科排名中获得了历史最好成绩，位列世界第6。
南洋理工大学的化学与生物医学工程学院专注于四个对新加坡及其他地区具有新兴相关性和重要性的研究领域，包括化学工程、生物技术与合成生物学、转化医疗保健和生物医学技术、食品科技等。除了生产有用的材料外，化学工程还关注开拓有价值的新材料和技术——例如纳米技术、燃料电池和生物医学工程。
土木工程
在经历2020年的下滑之后，南洋理工大学的土木学科回到了世界前10，目前位列世界第7。
南大的土木与环境工程学院（CEE）是可持续建筑环境的领先学校。学院在引领高等教育、推进研究创新和在土木与环境工程和海事研究领域的多个重点学科提供专业服务方面发挥着不可或缺的作用，旨在为新加坡及其他地区的技术和经济进步做出贡献。
化学
南洋理工大学的化学学科名次2021年小幅上升，位列QS排名世界第8。
南洋理工大学的化学和生物化学系隶属于南洋理工大学理学院下属的物理与数学科学学院，它在合成化学、生物和药物化学、成像和传感等方面拥有较高成就。
该系位于世界上最好的化学大楼之一，配备了最先进的仪器，包括七台高场核磁共振(NMR)光谱仪、一台电子顺磁共振(ESR)光谱仪、一台共聚焦显微镜、三台X射线衍射仪，以及一系列质谱仪、透射电子显微镜(TEM)和其他仪器。这些设施不仅可供研究生研究人员使用，也可供本科生使用。
教育学
南洋理工大学的教育学排名在经历2020年的下滑之后回归世界前10，位列世界第9。
南洋理工大学的国立教育学院（NIE）是南理工的一个自治机构，也是新加坡唯一的师资培训机构。NIE大约有360名学术人员，其中81%的 NIE学术人员拥有博士学位，17%拥有硕士学位，2%拥有学士学位或专业资格（截至2018年7月）。