北京大学1913年设立物理学门，我国物理学本科教育从此开始。

1919年更名为物理系。抗战时期，北大、清华、南开三校物理系合并于西南联合大学。

1952年全国院系调整后，北京大学物理系集原北大、清华、燕大三校物理精英成为我国高校实力最强的物理重镇，并先后创办或参与创建全国高校第一个核科学专业、半导体物理专业、地球物理专业、微电子专业等。

2001年，北京大学物理学院在原物理系以及重离子物理研究所、技术物理系核物理专业、地球物理系大气物理与气象专业、天文系的基础上组建成立。