9 января 1958 г., через полгода после решения о создании Сибирского отделения АН СССР, Совет Министров СССР принял постановление № 31 «Об организации Новосибирского государственного университета», который рассматривался как составная часть научного центра Сибири.

В развитие данного постановления последовал приказ министра высшего образования СССР от 3 февраля 1958 г. № 107, в котором проектному институту Гипровуз предписывалось разработать проектное задание на строительство комплекса зданий НГУ в составе учебного корпуса объемом 60 тыс. куб. м, студенческих общежитий на 1 200 человек и жилых домов на 96 квартир и выдать его Академии наук СССР не позднее 1 марта 1958 г. В течение двух лет строительство главного корпуса НГУ и общежитий было закончено. 19 мая 1959 г. министр высшего образования СССР В. Елютин издал приказ № 588 «О начале занятий и мероприятиях по организации и развертыванию работы Новосибирского государственного университета». Данным приказом предписывалось начать занятия в НГУ с 1 сентября 1959 г. Была утверждена структура НГУ, при этом на стационарном отделении был образован факультет естественных наук со специальностями: математика, механика, физика, химия, геофизика; на вечернем отделении предполагалось готовить специалистов по математике, физике, химии, механике. В структуре университета были созданы также 11 кафедр и учебно-производственные мастерские.

17 ноября 1958 г. временно исполняющим обязанности ректора НГУ был назначен академик, доктор физико-математических наук Илья Несторович Векуа, а с 9 апреля 1959 г. приказом министра высшего образования СССР он был окончательно утвержден в должности ректора. Приказом министра высшего и среднего образования СССР от 20 июля 1959 г. № 48 был утвержден состав Ученого Совета Новосибирского государственного университета, в который вошли ведущие ученые СО АН СССР: М. А. Лаврентьев, С. А. Христианович, А. А. Трофимук, С. Л. Соболев, А. И. Мальцев, И. Н. Векуа (председатель), П. Я. Кочина, А. Л. Яншин, В. С. Соболев, Ю. И. Работнов и другие. Этот Совет и выработал стратегию развития университета как вуза нового типа, призванного вести подготовку исследователей, определил направление и специфику учебных планов, структуру учебного процесса. Основная нагрузка в освоении теоретических дисциплин при этом распределялась на первые три года обучения, а последующие два курса выделялись для специализации и прохождения практической научной работы в институтах Сибирского отделения. В декабре 1963 г. состоялся первый выпуск НГУ, в котором было 26 физиков, 24 математика, 10 механиков.

Создавая модель элитарного университета, «отцы-основатели» Сибирского научного центра учитывали опыт Московского физико-технического института. Однако в сибирских условиях его можно было реализовать на новом уровне, с учетом создания СО АН СССР. Появилась идея конкурсного отбора талантливых школьников в области физики и математики через систему олимпиад, а затем их обучения в специализированной школе-интернате при университете в течение одного-двух лет с последующим поступлением в НГУ.

Эта идея была реализована путем проведения летом 1962 г. Всесибирской олимпиады и создания в январе 1963 г. физико-математической школы-интерната (ФМШ) в Академгородке. На торжественном открытии ФМШ 23 января 1963 г. приехавших из разных концов Сибири 15–16-летних ребят приветствовал почти весь состав бюро президиума СО АН СССР, Президент АН СССР М. В. Келдыш. С октября 1988 г. школа стала подразделением НГУ и сменила название на учебно-научный центр (УНЦ).

Вся научно-исследовательская работа в университете ведется в рамках такой важной структуры, как научно-исследовательская часть (НИЧ). Научная работа студентов, преподавателей и штатных сотрудников НИЧ проводится как непосредственно в университете, так и в институтах СО РАН.

В 1978 г. университету было присвоено имя Ленинского комсомола. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 16 октября 1984 г. «За заслуги в подготовке квалифицированных специалистов для народного хозяйства и развития науки» вуз был награжден орденом Трудового Красного Знамени. В 2001 г. НГУ награжден золотой медалью Ассоциации содействия промышленности Франции.