早在1960年北京大学就已建立了天体物理专业，四十多年来，北京大学天文学科已为国家培养了数百名优秀毕业生，他们中的相当一部分构成了今天我国天文学界的重要学术骨干，为我国天文事业的发展做出了重要贡献。

为适应创办世界一流大学与知识创新工程的需要，北京大学和中国科学院于1998年在北京大学共同组建了“北京天体物理中心”，并于2000年6月将天体物理专业正式扩展为天文学系, 聘请中国科学院院士陈建生担任系主任。 2001年5月北京大学物理学院成立后，天文学系即隶属于物理学院。

2001年底,在教育部组织的全国重点学科评审中，北大天体物理学科被评为全国重点学科。