东北大学由学部十个专业科，大学院十七个研究科，三个专职大学院，六个附属研究所与九个机构构成。
以下是 学部专业科：
文学部
教育学部
法学部
经济学部
理学部
农学部
工学部
药学部
齿学部
医学部
以下是 大学院研究科：
文学研究科
教育研究科
法学研究科
经济学研究科
理学研究科
医学系研究科
工学研究科农学研究科
国际文化研究科
情报科学研究科
生命科学研究科
环境科学研究科
医工学研究科
教育情报学教育部
教育情报学研究部
其中：土木与结构工程，电子与电子工程，生物科学，农业与林业学，物理与天文学，地球与海洋科学，化学，材料科学位居全球专业排名前一百位，其中材料科学位居全球第八，化学工程位居全球第二十。
办学模式
尊重研究
东北大学有着“尊重研究”的传统，并且代代相传，如金属材料研究所，在创造KS合金钢的本多光太郎博士带领下，坚持不懈数十年，全所有很多人获得文化勋章、文化奖、日本科学院奖、本多纪念奖等各种奖励。科学计测研究所的大型太阳炉不仅在日本、而且在世界上也非常著名，为日本能源研究作出了贡献。理学部、工学部、医学部培养出了不少优秀学者，如故布施先之在脑解剖、原校长本川弘一在脑波的基础研究方面获日本科学院奖。本村男也的病理学，加藤半治郎和中泽房吉的内科学，桂重次的外科学等均在日本医学界起开拓之功。工学部附属材料强度研究室的横堀武夫教授早在1971年就获日本科学院奖，该室研究人员在原子能、海洋开发方面的很多研究成果在日本国外杂志上发表。2014年10月，在日本最高等级学术奖学士院奖获奖者中，东北大学的毕业生在工程学科占全国大学的第2位，物理学、化学均战第3位，获奖人员仅次于东京大学、京都大学，而正在东北大学工作的获奖者，工程学、法学、政治学占第2位、物理学为第3位，在获奖频数上仍为全国大学第3位。
讨论式教学
东北大学对本科生的专业课教学采用讨论式教学方法，因材施教，在培养尖子学生的同时，也对后进学生进行个别辅导。
坚持门户开放
早在理科大学创建时期，各学科之间就实施公开讲座教学制度，这就是该校最早期的“扩张教育”。大正二年，东北大学就破文部省禁招女生的限制招收3名女生入学，开创了日本大学中最早男女同校的先例。1973年在教育学部中设置大学教育开放中心，这在日本大学中也是最早的。该校提倡4S主义，即大学教育必须四个面向：研究（Stuy）、学生（Stuent）、社会（Society）、服务（Severty）。大学教育通过开展研究和培训学生为社会服务。很早之前，植物园中的标本室全部向市民开放，并向他们介绍植物有关知识。这在闭锁性的日本大学教育中是少见的。
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