南开大学化学学院和天津大学化工学院利用各自办学优势和特点，按照“独立办学，紧密合作”要求，坚持“高起点、高标准、创特色、建一流”原则，创办“分子科学与工程”专业。2003年起两校每年各招收30人，前两年在南开大学后两年在天津大学集中培养、统一管理，毕业时授予理学和工学双学士学位。专业配备两校优势师资力量，包括国家教学名师、院士、和中青年国家级人才等，定位于优化化学与化工教学内容，增加交叉学科知识，培养适应国家发展需要，拥有宽广深厚的化学+化工基础，能够解决重大工程问题，创新意识强、国际视野广阔，同时具有科学研究、产品研发与产业化能力的“顶天立地”高水平复合型人才。“分子科学与工程”专业培养的学生同时具有理科与工科背景，理论基础扎实、实践创新能力强，就业前景广阔，并得到业界的普遍赞誉。2020年“分子科学与工程专业”入选国家一流专业建设点，已经成为复合型人才培养的专业标杆。