1956年，在中国科学院地球物理所的大力协助下建立了我国第一个地球物理专业。1959年，从北大物理系分出了地球物理系和无线电系。70年代，北大物理系半导体物理专业分出一部分人员与其他系教师共同新建了我国第一个计算机系微电子专业。

2001年5月，作为北大创建世界一流大学的一个重要举措，在原物理系、技术物理系核物理专业、重离子物理研究所、地球物理系的大气物理与气象专业、天文系的基础上，成立了北京大学物理学院，学院以教学机构和博士点为基础设置了10个教学科研实体单位：普通物理教学中心、基础物理实验教学中心、大气科学系、天文学系、技术物理系、理论物理研究所、凝聚态物理与材料物理研究所、现代光学研究所、重离子物理研究所及电子显微镜专业实验室。物理学院师资力量雄厚。有教职工约320人，其中教师有中科院院士10名、长江特聘教授6名，教授87名，副教授104名。