北大醫院前身為北京醫科專門學校附設診察所，后陸續更名為北京醫科大學校附屬醫院、北平大學醫學院附屬醫院等。1946年，醫院隨北平大學醫學院并入北京大學，由此得名“北大醫院”。1952年，全國高等學校院系調整，北京大學醫學院獨立建院，設立北京醫學院，后又更名為北京醫科大學，醫院隨之先后更名為北京醫學院附屬醫院、北京醫學院第 一醫院、北京醫科大學第 一醫院。2000年，北京大學與北京醫科大學再次合并，醫院隨之更名為“北京大學第 一醫院”。2008年，醫院成為中央保健基地醫院。
百余年來，北大醫院擁有著一批國內的首創專業學科以及在我國率先開展的診療技術，如國內首創兒科教研室（1929年）、泌尿外科（1946年）、腎臟病專業(1950年)、綜合醫院心血管病房（50年代）、小兒外科（1950年）、兒科神經專業（1961年）；建立全國早的麻醉科實驗室（1961年）、個臨床藥理研究所（1980年）；在國內率先開展改進靜脈麻醉（1951年）、宮頸癌根治術（1951年）、先心手術（50年代）、分娩鎮痛（1955年）、腎移植手術（1960年）、人工晶體植入術（1983）、冠心病介入性（1986年）、胸腔鏡手術（1992年）、泌尿外科腹腔鏡手術（1992年）、微創切口肺移植（2005年）、經皮心室重建術（2013年）等；研制我國臺體外沖擊波碎石機（1984年）、臺自體血液回收機（1990年）等，為我國的醫學事業作出了的貢獻。
北大醫院堅持以患者需求為導向，持續優化醫療服務。設有39個臨床科室、12個醫技科室，共有71個病區，開放床位2259張。2023年度，門、急診量324萬人次，出院患者11.2萬人次，手術近4.6萬余例，平均住院日5.4天。開展疑難危重患者的MDT診療，設有MDT團隊53個，囊括腫瘤、心血管疾病、卒中、代謝疾病、重癥、罕見病等各領域，年會診疑難病歷超過2000人次。
北京大學第 一醫院依托國家高水平醫院臨床研究和成果轉化能力試點項目，搭建生物樣本庫、研究型病房、交叉研究平臺、大數據AI平臺等，形成基礎研究、轉化研究、臨床研究為一體的創新平臺。在2022年度中國醫院醫院科技量值（STEM）排行榜中位列第14位，其中1個學科排名全國第 一，6個學科排名前十、9個學科排名前二十。近五年來，獲批國家、省部市、校級和橫向課題，以及臨床試驗合計2300余項，經費約16億元，其中縱向課題超9億元。累計發表論文6000余篇，SCI（即《科學引文索引》）收錄論文3000余篇，其中部分發表在包括《Nature》、《New Engl J Med》、《JAMA》、《BMJ》等國際期刊上。獲國家、教育部、北京市、中華醫學會等科技成果獎70項，其中國家及部委級獎項12項。
