1956年，国家根据科学发展规划需要，集中北京大学等校师生到北大物理系，在黄昆、谢希德教授的主持下，创办了我国第一个半导体专业，培养了我国新兴半导体事业的第一批骨干，为我国信息科学技术的发展奠定了人才基础。
在科学研究方面，北大理科充分发挥自己的天然优势，在国际新学科和重要学科研究的前沿领域取得了重大进展。
1965年，北大与中国科学院合作，在世界上第一次人工合成了牛胰岛素。1973年，北大在国内首次研制成功百万次电子计算机。1988年，北大数学系廖山涛教授关于微分动力系统的研究荣获国家自然科学一等奖。另
外，北大在湍流理论、层子模型理论等重要领域都取得了国际性的突破。
20世纪90年代以来，随着国家对教育、科技投入的增加，北大理科取得了更大的发展。1991年，北大化学系、物理系在国内首先研制出碳60、碳70,进入国际先进行列；同年，化学与分子工程学院测定的锢原子量被接受为原子量国际标准，这也是我国科技史上的第一次。随后，他们测定的锑、铕、铈原子量也被接受为国际标准；1992年，技术物理系等单位研制的加速器质谱仪建成并投入应用，不仅在地球科学与考古方面取得了重要成果，在生命科学与环境科学上也有广泛应用；1996年，中国第一个磁光阱诞生于北大，标志着我国迈入了激光冷却获得超冷气体原子这一世界尖端的科学领域；2000年，夏商周断代工程通过验收，入选“中国十大科技新闻",北大以其文理兼备的优势起到重要作用；同时，北京大学的亚纳米碳管稳定性研究和国家空间信息基础设施关键技术研究双双入选2000年“高校十大科技进展”,北大是唯一一所有两项成果入选的学校。