Đại học Bắc Kinh được thành lập tại Bắc Kinh tháng 12 năm 1898 trong thời kỳ Bách Nhật Duy Tân với tên gọi ban đầu là Kinh Sư Đại học đường giản thể: 京师大学堂; phồn thể: 京師大學堂; bính âm: jīng shī dà xué táng. Năm 1912, tiếp sau cuộc Cách mạng Tân Hợi, Kinh Sư Đại học đường được đổi tên thành Quốc lập Bắc Kinh Đại học (國立北京大學).

Học giả nổi tiếng Thái Nguyên Bồi đã được bổ nhiệm làm hiệu trưởng vào ngày 4 tháng 1 năm 1917 và ông đã giúp cho việc chuyển đổi trường đại học này thành trường đào tạo bậc đại học lớn nhất Trung Quốc với 14 bộ môn và số lượng sinh viên 2000 vào thời điểm đó. Thái Nguyên Bồi là người ngưỡng mộ mô hình tự do học thuật của Đức, đã tuyển mộ một đội ngũ cán bộ giảng dạy đa dạng về trí thức bao gồm Hồ Thích, Trần Độc Tú, và Lỗ Tấn. Năm 1919, các sinh viên của Đại học Bắc Kinh đã lập thành một nhóm phản đối phong trào Ngũ Tứ. Các nỗ lực của chính quyền Bắc Dương nhằm chấm dứt các cuộc phản đối với hành động đóng cửa Đại học Bắc Kinh đã khiến cho Thái Nguyên Bồi từ chức. Năm 1920, Đại học Bắc Kinh đã trở thành trường đại học thứ hai của Trung Quốc, sau Đại học Nam Kinh, chấp nhận nữ sinh viên.

Trong thời kỳ Chiến tranh Trung-Nhật thứ 2 (dẫn đến việc Nhật Bản chiếm đóng phía Đông Trung Quốc), Đại học Bắc Kinh được dời đến Côn Minh và tạo thành Đại học Liên hiệp Tây Nam, cùng với Đại học Thanh Hoa và Đại học Nam Khai. Năm 1946, Sau Chiến tranh thế giới thứ hai, Đại học Bắc Kinh được dời trở lại Bắc Kinh. Vào lúc đó, trường bao gồm sáu viện (Nghệ thuật, Khoa học, Luật, Y khoa, Kỹ thuật, và Nông nghiệp), và một viện nghiên cứu nhân văn. Số lượng sinh viên lúc đó có 3000. Sau khi Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa được thành lập năm 1949, Đại học Yên Kinh được sáp nhập vào Đại học Bắc Kinh và Đại học Bắc Kinh mất chữ "quốc lập" do dưới chế độ xã hội chủ nghĩa lúc đó mọi trường đại học đều là quốc lập. Năm 1952, Đại học Bắc Kinh được dời từ trung tâm Bắc Kinh đến khu trường sở Yên Kinh. Năm 2000, Đại học Y khoa Bắc Kinh được sáp nhập vào Đại học Bắc Kinh và trở thành Cơ sở Khoa học Y tế Bắc Kinh.