悉尼大学历史上培养了一系列的重要人物，包括六位澳大利亚总理(包括现任总理托尼·艾伯特)、23位最高法院法官、联合国大会主席、世界银行总裁、三位诺贝尔奖得主和两位克拉福德奖得主等，并有100名学生获得罗德奖学金。
悉尼大学的教学研究组织结构仿照牛津，第一级机构是系(Faculty)，下辖各学院(School)和研究所(Institute)，学院下辖各科(Department)或专业(Discipline)。这个结构不同于美国和中国一些大学通用的以学院为基本单位的组织结构，但是一部分学院不隶属任何系(或者自成一系但没有系级机构)，行政级别上和系是同等的。过去各系分属三个牛津式的大学院(College)——人文、理工和医药(相当于剑桥的学院(School)或中国一些大学的“部”)，但是2000年代末悉尼大学取消了大学院的建制。悉尼大学现有16个系和独立学院：
商学院 (Business School)
创建于1920年的经济系在20世纪90年代发展为经济与商学系，下辖经济学院和商学院。2008年开始，学校决定将原经济学院下的科系逐步转入文科系，成为文科系下的两个学院和两个研究所。2011年，经济与商学系被撤销。原商学院和原经济学院的少数学科组成独立商学院。商学院会计和金融系在权威排名榜QS世界大学排行榜2013年排名中位居全球第九，全澳第二。下辖八个科系：会计、商业分析，商务信息系统、商法、金融、国际商务、市场行销、工作和组织学(管理学及人力资源管理和劳资关系)，以及两个研究生院：交通运输及物流研究所和劳资关系研究所。从1999年至2005年商学院曾与新南威尔士大学合办澳大利亚管理研究生院(AGSM)，并于2005年结束与该校的合作后，于2010年自行推出“全球高阶工商管理硕士”(Global EMBA)课程，并于2012年重新推出“工商管理硕士”(MBA)课程。其中Global EMBA于2013年首次参加Australian Financial Review的BOSS Magazine评比，即获评为全澳排名第一。
农业、食品及自然资源系(Faculty of Agriculture, Food and Natural Resources)
悉尼大学农学院的历史可以追溯到1910年开课的农业专业，全系现有100个教研员工，现有三个研究专业：农业和资源经济、农作物和食品系统、农业环境系统。此外该系下属还有植物繁殖研究所。该系与兽医系和理科系组成悉大的自然科学院系组。
建筑、设计及规划系(Faculty of Architecture, Design and Planning)
建筑系由四个专业组成：建筑与关联工艺、建筑及设计科学、设计计算学和认知学、城市和乡村规划和政策。建筑系毕业生包括数位澳大利亚最著名的建筑师。
文科及社会科学系 (Faculty of Arts and Social Science)
文科系是全校历史最悠久的院系，1852年开始授课，1856年任命第一个系主任，历任系主任包括了澳大利亚历史上一些著名的学者、作家和科学家。2011年，原来的经济与商学系下的经济学院被并入，系名随之改为现在的名字。该系下辖五个学院：文学、艺术及媒体学院;语言文化学院、哲学及历史研究学院、社会及政治学院、经济学院，此外还有国际安全研究所和政府学研究生院。
牙医系 (Faculty of Dentistry)
创建于1901年的牙医系是澳大利亚第一座牙医学院。下辖两所附属医疗设施：位于悉尼市中心的悉尼牙医院，和位于西区威斯密的威斯密口腔卫生中心。
教育及社工系 (Faculty of Education and Social Work)
原教育系成立于1910年，1989年悉尼教育学院(前身为1906年建立的悉尼教师学院)并入。原文科系下的社会工作与政策学院成立于1940年。2003年教育系与社会工作与政策学院合并成为教育及社工系。
工程及信息技术系 (Faculty of Engineering and Information Technologies)
1920年成立的悉大工程系是澳大利亚第一所工学院，至今仍是全国数一数二的工学院之一。根据权威排名榜QS世界工学院的2011年排名，悉大工程系在土木工程方面世界排名第21，机械工程方面世界排名第27。工程系最早是1883年开课的理学院工程专业，1909年成立工学院，1920年升为独立系。20世纪5、60年代，工程系随着大学的扩招和科技的发展迅速发展，以至于学校新设立的达令顿校区的大部都为工程系使用。现在工程系除了在坎伯当校区有一座风洞外，其余设施都在达令顿校区。工程系下辖六个学院：航天、机械及电子机械工程学院;化学及生物分子工程学院;土木工程学院;电气及资讯工程学院、信息技术学院、工程及信息技术学系研究生院，此外还有十多个各领域的研究所。
卫生科学系 (Faculty of Health Sciences)
卫生科学系前身是1973年成立的坎伯兰卫生学院，1979年迁至位于悉尼西区的现校区，1989年并入悉尼大学，1994年护理专业并入悉尼护理学院。下辖九个科：卫生行为和社会学、健身和体育学、卫生信息学、医疗放射学、职业病治疗、视觉矫正、物理治疗、康复咨询、语言病理学。
悉尼法学院 (Sydney Law School)
1855年成立的悉尼法学院是澳大利亚最早成立的法学院，是澳大利亚公认的质量、名誉最高的两所法学院之一(另一所是墨尔本大学的墨尔本法学院)。QS世界法学院2011年排名中悉尼法学院名列第11。社科研究网络(SSRN)将悉尼法学院在法学院排名中排在世界第22、澳大利亚第一，而在世界法学研究机构中排名第四。悉尼法学院曾三次赢得世界最高等级的国际法模拟法庭赛，杰萨普赛(Jessup Moot)的冠军。悉尼法学院的校友包括一位联合国大会主席，四位澳大利亚联邦总理，23位澳大利亚最高法院(联邦高等法院)法官(超过总数的50%)，及22位罗德奖学金获得者。澳大利亚历史上至少发生过两次(1974-1975年和1998-2001年)国家的行政、立法、司法三权首长(总督、总理和首席大法官)都是悉尼法学院毕业生的情况。和悉尼医学院相似，悉尼法学院的本科课程入学要求包括必须同时入读，或已完成，至少一个其他本科学位。如学生获得录取同时入读(即“双学位课程”)，则在修习其他本科学位同时开始基础法律课程，但要在完成其他本科学位之后才能开始其他法律课程。
悉尼医学院 (Sydney Medical School)
1856年成立的悉尼医学院是澳大利亚最早成立的医学院，是澳大利亚乃至亚太地区最受好评的医学教学和研究机构之一。悉尼医学院的附属教学医院遍布新南威尔士州，其中七所是悉尼大都会区的大型医院，两所是乡镇地区大型医院，其他还包括数座较小型的医院。医学院下辖八所临床学院负责在这些医院的临床教学。医学院下辖还有两所学院和一个科：公共卫生学院和医疗科学学院，以及乡村卫生科。和悉尼法学院相似，悉尼医学院的本科课程入学要求包括必须同时入读，或已完成，至少一个其他本科学位。如学生获得录取同时入读(即“双学位课程”)，则在完成其他本科学位之后开始医学课程。悉尼医学院的医学学士双学位课程入学分数线是澳大利亚所有大学本科专业中最高的。
悉尼护理学院 (Sydney Nursing School)
悉尼护理学院的前身是1970年设立的坎伯兰卫生学院的护理学院。1990年，原来的悉尼技术教育学院下辖的护理学院并入了悉尼大学，次年以此为基础在校本部也设立了护理系。1994年原坎伯兰卫生学院的护理学院行政上并入了护理系。2005年，所有护理科系并入麦勒街校区。到2004年为止，新南威尔士州所有注册前护理课程都由悉尼大学授课，但在2004年悉尼大学以学生人数过多负担太重为由，经过联邦政府批准把注册前护理课程分散到全州其它大学，使得悉尼大学得以专注高质量的双学位护理课程、研究性课程和研究生教育。2005年该系改名护理与接生学院，2009年改组为悉尼护理学院，使得护理系在名称上和其它两个专业系(医学院和法学院)得以一致。
药剂系 (Faculty of Pharmacy)
药剂学院的历史可以追溯到1899年开始的药剂专业课程。1949年开始药学研究项目，并开始任命药学教授，1960年开办药剂学士课程。2000年药剂科独立建学院，成为澳大利亚第一所药剂学院, 每年培训药剂学学士, 硕士及博士。毕业生多成为澳大利亚执业药剂师,学术或药厂制药研究人员。
理学系 (Faculty of Science)
悉尼大学开始授课的1952年就开始了理科课程并任命了数学与自然科学教授，但是要到1882年才将文理科分系，建立了理科系。理科系下辖七个学院和一个学院级研究组(Unit)，11个其它专业，以及12个各领域的科学研究所。学院(研究组)分别是：生物学院、化学院、地学院、科学的历史与哲学研究组、数学统计院、分子生物学院、物理学院、心理学院。其它专业(大部分是与其他院系合办或合作的)分别是：农业化学、解剖及组织学、信息技术、疾病学、药学、生理学、环境科学、人类营养学、传染病和防疫学、分子生物技术、土壤科学。
悉尼艺术学院 (Sydney College of the Arts)
悉尼艺术学院是悉尼大学的视觉美术系。校址在位于悉尼西区的洛泽尔校区。艺术学院的工作室包括陶瓷、珠宝和饰物、玻璃、摄影、影像与数码艺术、绘画、印刷艺术、雕塑、表演和装置艺术、理论研究。
悉尼音乐学院 (Sydney Conservatorium of Music)
悉尼音乐学院是澳大利亚历史最悠久、最具盛名的音乐学院之一。1915年新南威尔士政府拨款将原总督府马厩改建为音乐学院。1916年3月6日新南威尔士州立音乐学院正式成立，1918年附属中学成立。1935年音乐学院建立了美声学院。此后悉尼音乐学院按照“社区(业余)、中等(中学)、高等(学院)”的三部教育模式逐渐发展成了完整的音乐专业大学。1990年音乐学院并入悉尼大学，改现名。悉尼音乐学院培养了包括一大批澳大利亚和国际知名的音乐家，例如台裔小提琴家林昭亮、小号家詹姆士·莫理逊(James Morrison)、指挥家西蒙·杨(Simone Yong)等。
兽医系 (Faculty of Veterinary Science)
兽医学院创办于1910年3月22日，当时是澳大利亚第二所兽医学院，但随着1930年墨尔本大学兽医学院的关闭，现在已是全国教研历史最长的兽医系。1923年兽医学院升为兽医系，在很长一段时间里是澳大利亚唯一的大学兽医科系。1936年兽医系开始在悉尼远郊购置牧场和实验设施。兽医系的附属教学医院和诊所包括：悉尼小型动物医院、坎姆顿大型及小型动物医院、牲畜兽医服务、以及鸟类、爬虫与稀有宠物医院。
