学校在新高一开学前，在校内遴选一批对数学或物理学科怀有强烈兴趣，表现出突出数理潜质和特长，有志于从事数学或物理研究的学生，成立数理英才班。
数理英才班的大学先修课程将由清华数学领军计划博士工作室、北大物理卓越计划博士工作室、清华物理攀登计划博士工作室的老师负责开发及授课。
学生在高一入学后将单独编班，在国家必修课程的基础上，第一学期将额外开设微积分、普通物理学等大学先修课程。从第二学期开始，将根据学生的兴趣方向，数学方向额外开设数学分析、高等代数、群论初步、微分方程等课程；物理方向额外开设物理竞赛、理论力学、热力学和统计物理、电动力学、量子力学等相关课程。这些课程对于学生未来进入大学后的学习非常重要。
对于数理英才班中成绩优异的女生，会指导其参加丘成桐中学生女子数学竞赛。2022年，深中数理实验班（省班）的一名同学就获得了全国第四的好成绩，摘得丘成桐中学生女子数学竞赛铜奖，成功入围清华大学数学领军计划。