中國科學院大學是一所以研究生教育為主的科教融合、獨具特色的高等學校。基於中國科學院各研究所的高水平科研優勢和高層次人才資源， 國科大形成了由京內4個校區16個院系和分佈全國的118個研究所組成的培養體系。國科大各院系和中科院各研究所都是學校的培養單位。
1.中國科學院西安光學精密機械研究所
- 中國科學院西安光學精密機械研究所創建於1962年，是中國科學院在西北地區最大的研究所之一。
- 西安光機所主要研究領域與方向：在基礎光學領域主要研究方向為瞬態光學與光子學理論與技術；在空間光學領域主要研究方向為高分辨可見光空間信息獲取和光學遙感技術、干涉光譜成像理論與技術；在光電工程領域，主要研究方向為高速光電信息獲取與處理技術、先進光學儀器與水下光學技術。
- 目前設有物理學、光學工程2個博士後科研流動站；有物理學、光學工程、電子科學與技術、信息與通信工程4個一級學科（含其中7個二級學科）博士培養點，材料科學與工程、控制科學與工程2個學科碩士培養點，還有光學工程、電子與通信工程、控制工程、材料工程4個碩士專業學位培養點。
- 在國務院學位委員會2006年全國一級學科評估中，西安光機所光學工程一級學科綜合得分在全國並列第六；在中科院大學學科評估（2016年）中，3個一級學科博士點名列前三。
2.中國科學院地球環境研究所
- 中國科學院地球環境研究所(以下簡稱“地球環境所”)成立於1999年，前身是1985年成立的中國科學院西安黃土與第四紀地質研究室。
- 地球環境所以黃土-粉塵-氣溶膠為紐帶，開展環境變化的過程、規律、機制、趨勢與可持續性研究，面向世界科技前沿，為國際地球系統科學發展做出創新性貢獻，面向國家戰略需求和國民經濟主戰場，為黃土高原和我國經濟社會可持續發展及生態文明建設提供科學建議，進一步將研究所建設成為國際一流的大陸環境變化科學研究中心。
- 地球環境所有古環境研究室、現代環境研究室、粉塵與環境研究室、加速器質譜中心和生態環境研究室5個研究單元，擁有黃土與第四紀地質國家重點實驗室，中國科學院氣溶膠化學與物理重點實驗室、陝西省加速器質譜技術及應用重點實驗室、陝西省大氣汙染與霧霾重點實驗室和陝西省環境保護大氣細粒子重點實驗室。
- 研究所設有地質學、環境科學與工程2個一級學科博士及碩士研究生培養點，以及環境工程（專業碩士）二級學科碩士研究生培養點，並設有地質學博士後流動站。
3.中國科學院水利部水土保持研究所
- 中國科學院水利部水土保持研究所成立於1956年，是中國科學院在西北地區建立的第一個科研機構。1987年由中國科學院和水利部雙重管理，1995年經國家批准確定現所名。1999年根據國務院文件，與楊凌其它6個科教單位合併組建“西北農林科技大學”。2001年中國科學院與教育部聯合共建“水土保持與生態環境研究中心”，作為知識創新工程試點單位繼續納入中國科學院研究機構序列。
- 近期定位為：面向全國，以黃土高原為重點，以國家水土保持與生態安全為核心，重點致力於土壤侵蝕過程與模擬、水土保持與生態修復、旱地農業與水土資源高效利用的研究，解決水土保持與生態建設中的重大科學技術問題。
- 設有黃土高原土壤侵蝕與旱地農業國家重點實驗室、國家節水灌溉楊凌工程技術研究中心、水利部水土保持生態工程技術研究中心、區域水土保持與環境研究室、信息技術部等5個研究和技術支撐單元。
- 擁有土壤學、生態學和水土保持與荒漠化防治3個博士及碩士學位授予點，環境工程1個專業碩士學位授權點，設有農業資源與環境、生態學兩個博士後科研流動站。
4.中國科學院國家授時中心
- 中國科學院國家授時中心，原名陝西天文臺，成立於1966年，是我國唯一、專門、全面從事時間頻率基礎研究和應用研究的科研機構，承擔著我國國家標準時間（北京時間）的產生、保持和發播任務，建設和運行著的長短波授時系統是我國的第一批國家重大科技基礎設施，建成了國內唯一的天地一體星地綜合衛星導航授時試驗平臺，為我國的國家時間頻率體系、衛星導航系統的建設和發展做出了重要貢獻。
- 國家授時中心擁有國內第一、世界第四規模的守時原子鐘組，負責確定和保持的我國的原子時標準（TA(NTSC)）和協調世界時標準（UTC(NTSC)），並代表我國參加國際原子時合作，產生和保持的國家標準時間與國際協調世界時UTC的偏差數值保持在10ns以內，時間頻率保持的穩定性以及對國際原子時計算的權重貢獻均位列全球前四位。
- 國家授時中心現有“天文學”博士後流動站1個， “天體測量與天體力學”、“測試計量技術及儀器”、“通信與信息系統”博士培養點3個； “天體測量與天體力學”、“精密測量物理”、“測試計量技術及儀器”、“通信與信息系統”學術型碩士培養點4個及“電子與通信工程”專業型碩士培養點1個。
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