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。
北京大学科维理天文与天体物理研究所是北京大学和美国科维理基金会合作于2006年6月成立并于2008年开始运行。研究所致力于成为中国和亚太地区一个国际天文与天体物理研究中心和人才培养基地，以国际最高水准推动基础科学研究在中国的发展。研究所主要从事以下几个领域的研究：1.宇宙学和星系的形成；2.引力物理和高能现象；3.星际介质，恒星和行星。
北京大学天文学科设有硕士点、博士点和博士后流动站，由一批高素质的专家组成了精干的专职教学科研队伍。天文学系现有教授七人（其中院士二人、长江特聘教授一人）、百人计划研究员二人（以上九人皆为博士生导师）、副教授二人；科维理天文与天体物理研究所现有教授四人（其中美国科学与艺术学院院士一人）、百人计划研究员三人；并已聘请十余名国内外著名学者为兼职和客座教授。对的研究生、博士生，天文学系和科维理天文与天体物理研究所将组成由国内外知名学者组成的联合指导小组予以指导和优先支持，使他们能在国际学术界更快地脱颖而出。热烈欢迎有志于天文事业的学生加入我们的队伍。
1．宇宙学和星系形成
宇宙的大尺度结构，宇宙的第一缕曙光和再电离，星系的形成和演化，早期宇宙。
2．引力和高能天体物理
黑洞和吸积过程，X-射线双星，活动星系核和类星体，伽马射线暴，超新星，广义相对论和其它引力理论。
3．恒星，行星，星际介质
星际和星系际介质，行星、恒星、星团的性质、形成和演化，银河系的结构、动力学、元素丰度分布及其形成和演化，近场宇宙学。
4．天体物理技术及应用
从事与我国空间太阳望远镜有关的天文技术和方法的研究。目前已发展了一种用于空间太阳望远镜高精度定位系统的算法。新算法克服了传统算法在对低对比度稀疏面源定位时产生的困难，同时该算法易于用硬件实现，因此避免了在空间环境中使用高速计算机，提高了系统的可靠性。而且用硬件的运算速度约比软件运算快一个数量级，这为高精度定位提供了基础。
