北京大学地球与空间科学具有辉煌的历史。创办于1909年的地质学系是中国最早的地质学教育机构，这里曾名师云集、人才辈出，培养出了五十多位两院院士。成立于1959年的地球物理学系，为国家培养出大批杰出的科学家，在我国地球物理学中众多领域做出了重要贡献。创建于1983年的北大遥感所是我国最早开展遥感基础理论和应用技术教学与科研的单位之一，在遥感技术、地理信息系统等领域的理论研究、技术开发和教学方面形成了学科优势，为国家培养了一大批高层次的遥感与GIS专业人才。
学院现设有5个本科生专业，9个硕士生专业、7个博士生专业和3个博士后流动站。学院师资力量雄厚，名师荟萃，有中国科学院院士7名、教授45名（长江特聘教授4名、国家杰出青年基金获得者6名）、副教授39名。设有国家理科基础科学人才培养基地1个（地质学），国家重点学科2个（构造地质学、固体地球物理学），教育部“造山带与地壳演化重点实验室”1个，北京市重点学科1个（空间物理学），北京市重点实验室1个（空间信息集成与3S工程应用）。
2006年学院的本科生招生总数为105名，将按照国家地质学基础科学研究和教学人才培养基地班和院招生两种形式进行。前者包括地质学专业和地球化学专业，从一年级开始按照理科基地班培养计划进行教学；后者在一年级按照统一要求进行学习，从二年级起按专业分流培养。
地质学专业
地质学专业包括构造地质学和史前生命与环境科学两个学科方向，设有2个硕士点、2个博士点和博士后流动站。现有中国科学院院士2人，长江特聘教授1人，教授12人、副教授11人。教员承担了大量国家重大科学基础研究项目，并与十余个国家的科学家开展广泛的国际合作研究，为高素质人才的成长营造了良好的学术氛围。
构造地质学方向为国家重点学科，是研究地质事件、总结区域地质演化历史，并把地质学的分支学科和相关学科有机地融合进而产生新的地球科学观的一门学科。构造地质学的发展往往带动整个地球科学的发展。构造地质学主要从事构造地质学、板块构造学、信息地质学、资源与工程地质学等方面的研究。
史前生命与环境科学是生命科学、地球科学和环境科学的交叉学科，主要研究地球历史中重要生物类群的起源、进化和生物多样性历史演变，探讨生命与环境的协同演化关系。目前，世界各国都将生命演化过程和地球环境与生命之间相互作用关系的研究列为优先领域，在我国自然科学领域中最具显示度。本专业在重要生物门类起源与演化、生物演化与环境相互作用等方面具有明显优势和特色。
北京大学地质学专业是我国四个国家地质学基础科学研究和教学人才培养基地之一，专门设有“地质学奖学金”（6000-2000元/人年），以鼓励优秀学生。地质学专业培养具有扎实的基础理论和专业知识、计算机和外语等技能以及具有较强创造能力的人才，以适应21世纪地球科学发展和国家的需要。毕业生的主要去向包括攻读硕士和博士学位（约60％）、出国留学深造（约20％）、在政府和科研单位工作的约占20％。
地球化学专业
地球化学专业是化学与地球科学交叉形成的新兴边缘学科，主要是利用化学的基本原理和方法，研究地球各层圈的基本物质组成、结构构造、形成条件和演化规律。具体内容包括自然元素、矿物、矿石、岩石的形成、演化历史、成岩成矿的实验和理论模拟研究以及各种相关的化学分析测试技术等。
地球化学专业设有以下主要研究方向：地球化学、矿物学、岩石学、矿床学。目前设有博士后流动站，2个博士点、2个硕士点。现有中国科学院院士2名，长江特聘教授1人，教授10名，副教授9名；其中国家杰出青年基金获得者3名。目前本专业教师共承担国家重大科学基础研究、国家科技攻关项目和国家自然科学基金等重大项目多项，同时开展了广泛的国际合作研究。
北京大学地球化学专业是我国四个国家地质学基础科学研究和教学人才培养基地之一，专门设有“地质学奖学金”（6000-2000元/人年），以鼓励优秀学生。地球化学专业培养具有扎实的基础理论和专业知识、计算机和外语等技能以及具有较强创造能力的人才，以适应21世纪地球科学发展和国家在资源、环境、灾害等领域对地球化学人才的需要。毕业生的主要去向包括攻读硕士和博士学位（约60％）、出国留学深造（约20％）、在政府和科研单位工作的约占20％。
地球物理学专业
地球物理学是用物理学的原理和方法研究地球内部结构的科学。通过对各种地球物理场进行观测与研究，探索地球内部的介质结构、物质组成、形成和演化，为探测和开发国民经济建设中急需的能源及资源提供新理论和新技术。研究方向包括：地震学、地球内部物理学、地球动力学、海洋地球物理学、勘探地球物理学。
地球物理学专业是全国唯一的地球物理学专业国家重点学科。现有中国科学院院士1人；长江特聘教授2人；教授3人、副教授5人；其中国家杰出青年科学基金获得者2人。多数教师均有在美、欧或日本发达国家学习、工作2年以上的经历，与国际同行有密切的交流与合作，其研究成果受到国际同行的广泛关注。
地球物理专业培养大学生坚实的数学、物理基础，扎实的外语基础与计算机知识以及深厚的科学素养，了解并掌握专业基础知识，具备能够运用物理学、数学及其他现代高新科技知识与技能研究与解决地球科学的能力，而且能适应现代社会多方面工作的需要，能够成为一代新型的科技与管理人才。近年来毕业生大致去向为：50%保送国内攻读硕士学位或直接攻读博士学位，30%获全额奖学金自费出国读研究生，20%在有关科研机构、教学单位、国家机关、著名企业和公司工作。
空间物理学专业
空间科学与技术专业教学与研究的内容包括：研究日地空间、行星际空间、行星空间环境的物理、化学特性及其演化过程；研究天体的结构特性及其形成和演化过程；利用空间平台研究太空环境下的各种物理化学过程；利用探空火箭和各类航天器的空间探测技术。目前，专业的研究方向有：空间物理学、空间环境和空间天气、空间探测技术等。
空间物理专业为北京市重点学科，现有中国科学院院士1人；教授3人、副教授2人；其中国家杰出青年科学基金获得者1人。教师学术水平高，研究成果丰硕，国际、国内合作广泛，发展前景广阔。
空间科学与技术专业培养大学生坚实的数学、物理基础，扎实的外语基础与计算机知识以及深厚的科学素养，了解并掌握专业基础知识，具备能够运用物理学、数学及其他现代高新科技知识与技能研究与解决空间科学问题的能力，而且能适应现代社会多方面工作的需要，能够成为一代新型的科技与管理人才。本专业毕业生除大部分考取国内外研究生外，其余的主要志愿到科研机构、高等院校、能源与资源、航天与通讯和国家机关等部门从事科研、教学和高级管理工作。
地理信息系统专业
空间信息科学主要研究空间信息的获取、管理、查询、分析、应用、共享、可视表达等理论与技术，是电子政务、数字区域、数字城市、数字行业等国民经济信息化重大工程建设的核心技术之一。
空间信息科学专业现有院士1人，教授7人，副教授9人。拥有2个硕士点、2个博士点和博士后流动站。本专业已经在地理信息系统（GIS）、遥感技术、卫星导航应用系统领域的理论研究、开发和教学方面形成了学科优势。
地理信息系统专业以培养高水平创新型空间信息科学与技术人才为宗旨，重视培养学生扎实而广博的空间信息科学基本知识、基本理论和基本技能，掌握计算机网络、应用程序设计与开发技术，能熟练进行地理信息系统开发和应用。毕业生就业前景十分广阔。毕业生适合到信息与通讯、城市与区域规划、国土资源、环境、交通、旅游、航空航天、公安、军事、海洋、水利等众多领域的政府部门、科研院所及IT企业从事相关等工作。相当比例的本科生将会获得免试推荐研究生的资格，其中部分优秀的毕业生可免试推荐硕博连读或直攻博士，或申请出国深造。