百余年来，北大医院拥有着一批国内的首创专业学科以及在我国率先开展的诊疗技术，如国内首创儿科教研室（1929年）、泌尿外科（1946年）、肾脏病专业(1950年)、综合医院心血管病房（50年代）、小儿外科（1950年）、儿科神经专业（1961年）；建立全国早的麻醉科实验室（1961年）、个临床药理研究所（1980年）；在国内率先开展改进静脉麻醉（1951年）、宫颈癌根治术（1951年）、先心手术（50年代）、分娩镇痛（1955年）、肾移植手术（1960年）、人工晶体植入术（1983）、冠心病介入性（1986年）、胸腔镜手术（1992年）、泌尿外科腹腔镜手术（1992年）、微创切口肺移植（2005年）、经皮心室重建术（2013年）等；研制我国台体外冲击波碎石机（1984年）、台自体血液回收机（1990年）等，为我国的医学事业作出了的贡献。
北大医院学科齐全，综合实力居于国内前列、国际一 流，临床医学一级学科整体进入国家双建设学科范围。现有4个教育部重点学科（牵头），1个国家中医药管理局重点学科（牵头），3个北京市重点学科（牵头），7个教育部重点学科（参与）；获批国家临床重点专科建设项目29次，覆盖25个学科。
2022年度中国医院声誉排行榜中，1个学科位列全国第 一，5个学科排名前五、9个学科排名前十。在领军人才建设方面，拥有中国工程院院士1人、国家自然科学基金创新群体1人、万人计划领军人才/团队6人、国家自然科学基金杰出青年基金获得者10人、长江学者特聘/特岗教授5人、教育部创新团队2人、科技部领军人才/团队6人，其他国 家级高层次人才13人、北京市高层次人才31人。
北京大学第 一医院积极拓展互联网医疗、远程医疗服务，推动实现优质医疗资源共享；探索医疗新技术，年度手术机器人超过千台，实现跨海超远程机器人手术。2023年12月18日，医院大兴院区正式投入使用，编制床位1200张，预计日门诊量达5000—6000人次/日。大兴院区秉持“大专科、小综合”发展理念，打造以妇女儿童医学中心、肿瘤医学中心、介入中心、内镜中心、急危重症抢救中心为战略支撑点的学科群。