題主問的是理科，這個回答會把範圍縮小到數學。理科這個概念中國特色比較濃，不好做跨國比較，可資利用的資訊也就少了很多。只考慮男女生在數學成績上的差異，一是能比較，二是研究多。現有研究者多把數學作為 STEM(Science，Technology，Engineering，Mathematics)中的基礎來看待，針對數學科目得到的研究結果也會作為 STEM 學科整體狀況的一個指標。理科和 STEM 當然不是一個概念，但相互重合部分很多。先擺結論：在大部分國家，男女平均數學成績差異幾乎沒有差異。在頂尖層面，男性有優勢但女性正在迎頭趕上。最後，社會內部的男女平等程度和成績差異關係非常密切。
先看全球範圍內的比較，上面是 2003 年的結果，來自 Else-Quest 和 Hyde 的研究。資料來自兩項國際測試——TIMSS 和 PISA 的數學部分。兩項測試的數學內容都分成兩部分，一是知識性的，像 TIMSS 就包含代數、幾何等部分，PISA 就包括數量、空間等模組;二是態度和情感類的，包括自信心、愛好程度、焦慮等。兩項測試都在全球 40 餘個國家開展，但很多國家只參加其中一項。從上面的圖表，我們看到兩項測試得到的結果差距很大：在 TIMSS 中，男女表現幾乎沒有差異，女生在部分專案上還要勝過男生一籌;在 PISA 中，男生的優勢就很明顯了。
Guiso，Monte，Sapienza 和 Zingales 四位學者詳細討論了 PISA 中男女數學出現差距的根源。上圖能為我們帶來一個直觀的印象：在各個國家，女性閱讀成績都要更好。在大部分國家，男女數學成績差異很小，在部分國家男性有優勢，而在以色列等少數國家，女性在數學上反過來又有優勢了。結合下面的女性解放指數，我們可以看到，男女越平等，女性在閱讀方面的優勢就越大，在數學方面的劣勢就越小。女性減去男性的分數差和人均 GDP、WVS(世界價值觀調查)中男女平等指數、女性勞動參與率以及女性政治影響力都是正相關的，迴歸結果請見下圖。Fryer 和 Levitt 在 2010 年撰寫的文章也注意到了這個問題。實際上，在國家範圍的數學測試中，很多伊斯蘭教國家的資料偏離總體均值比較遠，巴林、約旦等國男性在數學上的優勢都很大。
全球範圍內男女測試成績不平等的演變趨勢資料不易得到，但我們可以以美國為個案進行考察。Lindberg，Shibley，Petersen 和 Linn 四位學者在 2010 年發表了一篇元研究(meta-analysis)，整合了 1999-2007 年美國男女數學不平等程度的相關研究，發現男女之間的數學成績差別基本可以忽略不計。考慮到這項研究綜合利用了多個數據庫的資料，結論相對來說是比較可靠的。Hyde 和其他學者在 2008 和 2009 年也發表了兩篇文章討論這個問題，發現美國各年級男生女生數學成績差異都不顯著。男女數學成績的差異長期來看一直是在下降的。
總體來看，男女之間數學成績即使有差異也非常小，統計上不顯著。我們再來看看頂尖層面。首先，在高分位數點，尤其是 90 分位數以上的範圍，男生確實有比較明顯的優勢。按 Hyde 等學者 2008 年的統計，在美國，在 95 分位數點處，男女比例大致是 1.34;在 99.9 分位數點處，男女比例攀升到了 2.15。 @上官文商引用了 Ellison 和 Swanson 在 2010 年撰寫的文章來說明女性在 AMC 數學競賽中的表現明顯不如男性，這是事實。下圖來自 Hyde 等學者 2009 年的文章，其中統計了各時期各國參加國際數學奧林匹克競賽的隊伍構成，可以看到男性確實是佔有絕對優勢。
但是，這裡有一些問題。首先，儘管分位數點越高，男性所佔比例越高這一點在總體中成立，但在部分群體中並不成立。像在美國的華裔群體就是一個反例，分數越高的成績段女性比例反而越高。所以，即使這個差距確實存在，我們也很難簡單地用天賦去概括其中的原因。Fryer 和 Levitt 在 2010 年完成的文章使用一個非常細緻的微觀資料庫，得到了以下很有意思的結論：儘管在開始初等教育時男女成績並沒有顯著差異，但隨著年級的提高，男生在數學成績上相對於女生的優勢會有一定增加。如果同時具備以下因素中的一個或幾個，男生女生之間的差距就會消弭：就讀於私立學校、母親接受過高等教育、家庭中有數學從業成員。
競賽的樣本量很小。另一個行之有效的方法是考察獲得數學博士學位中女性的比例。上圖來自 Hyde 等學者 2009 年的文章。可以看到，在經歷了一段時間的低谷之後，新晉數學博士中女性的比例快速上升，在 2000-2008 年間已經達到了 30%。我們可還以把目光投向更廣闊的領域——STEM 學科中獲得博士學位的女性比例。Ceci，Ginther，Kahn 和 Williams 在 2014 年發表的文章中指出，越來越多的學習自然科學和社會科學的女性本科生、博士生，以及從事相關研究的助理教授，已經重塑了學術界的面貌(A changing landscape)。下圖有兩個部分，上面是在各個學科中獲得學士和博士學位的女性比例。以本科生為例，近十年來，質科學和物理學畢業生中的女性比例已經達到了 40%，連工學學科也出現了 10% 的女性畢業生。而在新增博士生中，女性在心理、社科和生物中已經超過了半數。在數學、物理、地質科學等學科也達到了近三分之一。所有學科博士中女性比例都有明顯的上升勢頭。
所以，如果我們不是隻盯著少數參加競賽的個體，而是把目光投向整個學術共同體時，這番光景和我們想象的可能會有點不一樣。選擇攻讀數學 PhD 並且能成功完成學業的人不都是天才，也不是都對數學有濃厚的興趣，也不都是充滿自信的。但是，她們確實是經受住了比較困難的考驗，也證明了自己有學會高難度數學的能力，也有做數學的能力。這個趨勢已經擴充套件到了整個 STEM 乃至整個社科。很多人會認為男女天賦有差異，但如此劇烈的變化恐怕不支援這個看法。即使是隻考慮競賽，IMO 參賽隊中女性的比例，和整個國家的性別平等程度也有顯著的聯絡。
所以，即使天賦真的有差異，最多也只能解釋實際成就——包括測試分數、畢業學士博士數量和學者數量的很小一部分。我們需要考慮其它原因，很快會補上這一塊。