北大医院前身为北京医科专门学校附设诊察所，后陆续更名为北京医科大学校附属医院、北平大学医学院附属医院等。1946年，医院随北平大学医学院并入北京大学，由此得名“北大医院”。1952年，全国高等学校院系调整，北京大学医学院独立建院，设立北京医学院，后又更名为北京医科大学，医院随之先后更名为北京医学院附属医院、北京医学院第 一医院、北京医科大学第 一医院。2000年，北京大学与北京医科大学再次合并，医院随之更名为“北京大学第 一医院”。2008年，医院成为中央保健基地医院。
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。
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 一医院设有20个教研室、18个住培基地、35个专培基地，现有博士学位授予二级学科24个、硕士学位授予二级学科24个，是国家临床教学培训示范中心、国家住院医师规范化培训示范基地。医院推动教学创新，以培养临床医学生胜任力为导向，开展器官系统整合的课程体系创新，PBL、模拟教学等教学方法创新，形成性评价、ePortfolio等评价模式创新。