國科會於1997年成立國家理論科學研究中心(National Center for Theoretical Sciences，簡稱NCTS)。第一階段 NCTS (1997-2003年)設於清華大學。在許多同仁的爭取之下，自2004年起的11年期間(第二階段：2004-2008及第三階段：2009-2014) NCTS 分別於臺大與成大設立臺北辦公室與臺南辦公室。自2015年起各地辦公室整合為一個中心並將數學組設於本校，自此邁入「理論中心在臺大NCTS @NTU」的時代。
理論中心的學術研究主要由topical programs所組成，包含Program A: Number Theory and Representation Theory, Program B: Algebraic Geometry, Program C: Differential Geometry and Geometric Analysis, Program D: Differential Equations and Stochastic Analysis, Program E: Scientific Computation, Program F: Interdisciplinary Studies。活動包括例行學術活動如seminar、courses與不定期舉辦國際學術會議。此外中心每年來訪國外學者200多人，來訪總天數約3000天。對於國內外人員研究交流有極大影響。舉例而言，透過NCTS台大傑出校友哈佛大學姚鴻澤院士於2014年暑假訪問母校3個月，並指導學生從事研究；此外代數幾何領域的世界頂尖學者日本東京大學川又雄二郎(Yujiro Kawamata) 教授自2014年起每年訪問NCTS@NTU一個月。
NCTS所推動的”東亞數學博士生論壇”也是另一個國際交流的例子。2015年於本校舉辦，參與的學校有：日本東北大學、東京大學、京都大學，韓國首爾大學、梨花女子大學、成均館大學，中國清華大學、復旦大學，以及臺灣的臺灣大學、中央大學、交通大學、成功大學等學校，共計有46位各國學生發表演講。這個論壇除了提供學生們發表與交流的場合，更特別的是活動的籌畫與辦理幾乎是由主辦單位學生們負責辦理，數學系許多博士生從中得到相當寶貴的經驗。
NCTS鼓勵並且補助學生及年輕研究研究人員赴國外參與研習或是課程，事實上NCTS與國外許多一流研究中心有合作協定，得以促進雙方的交流。例如NCTS與日本數學最重要且最具傳統的研究中心RIMS簽有合作協定，每年可以薦送學生、博士後、及研究人員互訪。
中心的各項國際化交流活動其實都是跟中心培育人才之策略息息相關，中心過去的活動: 積極招募優秀博士後研究人員及招募訪問學者、舉辦各式短期課程、寒暑期課程、推動各項交流計畫，都使年輕研究人員及學生在未來發展上都有優異的表現。約8成中心博後現受聘任為教職。大部分學生研究助理多在世界頂尖大學攻讀博士班，積極培育研究人才之成果可謂是相當豐碩。整合後的NCTS@NTU未來在培育人才與國際交流方面都會持續地積極地推動。
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