为了适应了物理学科整体发展和学校建设世界一流大学的需要，经过充分酝酿和精心准备，2001年5月18日，北京大学物理学院正式成立。这是继上世纪50年代院系调整之后，北大物理学科在管理体制上的又一重大改革。

首任院长叶沿林等在物理学院成立大会上

物理学院由原物理系全部、原地球物理系的大气科学专业、原技术物理系的核物理专业及辅助机构、原天文学系全部、原重离子物理研究所全部，以及一些交叉研究机构合并组成。学院成立后，以教学机构和博士点为基础调整了内部结构，设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。

合并后的物理学院，具备良好的学术研究环境。拥有2个国家重点实验室、1个教育部重点实验室，5个国家重点学科，8个博士点和博士后流动站，有物理学和大气科学2个国家理科基础研究和教学人才培养基地。拥有一支基础雄厚、学术思想活跃、教学经验丰富的教师队伍和素质优秀的党政管理、实验技术及教学辅助人员。在职教职员工约320人，其中中科院院士6名、长江特聘教授5名，教授86名，副教授76名，讲师34名，在校学生共约1500人。是北京大学创建世界一流大学的一支重要力量。

学院成立后，在学校的领导和大力支持下，全体师生员工团结协作，正在向学科构架更加清晰、学术环境更加开放、资源利用更加合理、行政管理更加规范公开方向发展。