有機化學是化學領域中重要的基礎學科之一。北大的有機化學學科經過多年建設已有很好的基礎，已經具備向國際一流水平發展的條件。以邢其毅院士為代表的老一輩科學家在50年代奠定了北大有機發展的基礎，並在艱難的條件下和科學院的生物所及有機所合作完成了人工合成牛胰島素的工作。北大有機化學專業是我國首批獲得博士學位授權的專業，1987、2002和2007年三次被國家教委(教育部)評為重點學科，1992年建立生物有機分子工程教委開放實驗室(現名為生物有機與分子工程教育部重點實驗室)。經過幾代人的努力，北大有機在科研和教學方面取得了豐碩的成果，為國家培養了大批優秀人才。近年來，有機學科在研究方向、優秀人才引進、實驗室建設、課程設定以及博士和博士後培養等各方面均上升到更高的層次。特別是年輕的學術帶頭人積極活躍在學術前沿，使北大有機化學充滿活力。目前的研究隊伍中有長江學者3人，國家傑出青年科學基金獲得者5人，教育部跨世紀學術帶頭人1人，2006年獲得了國家自然科學基金委的優秀創新群體資助。學術研究方向經過近年的調整已經集中在有機化學研究的國際前沿和主流方向上(主要研究方向見下表)。
北大有機專業在基礎研究的硬體裝置方面經過近幾年的建設已經大為改善，與國際先進水平的差距已經縮小。通過改善管理，裝置的使用效率得以提高。例如我們在國內率先向研究生開放超導體核磁共振儀等分析測試儀器，極大地提高了科研工作的效率，同時也提高了研究生的培養水平。目前有機專業的所有分析儀器均可以由研究生操作(200，300，400兆核磁共振儀，紅外，氣相色譜，高效液相，氣質聯用，旋光儀等)。
有機專業的學術活動十分的活躍，每年有多位國內外一流學者前來訪問講學，研究生有許多機會和這些學者直接交流。同時，有機專業還組織研究生進行學術講座，由每位研究生輪流歸納介紹學科的前沿領域。北大有機近年在科研方面已取得若干具有國際影響的成果。在有機化學的國際著名刊物上發表了多篇研究論文，其中有相當數量的論文發表在化學或有機化學領域公認的最權威學術刊物上，如J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Ed.; J. Org. Chem. Org. Lett.等。特別需要提出的是這些高水平研究成果的絕大部分是有機專業研究生與導師合作共同完成的。有機專業的研究生畢業以後具有很好的就業前景。近年來的畢業生大部分到國內外一流科研機構以及製藥公司等繼續科學研究。北大有機專業培養的博士生已得到國內外同行的認可。
綜上所述，北大有機化學專業具有悠久的歷史並且充滿活力，是一個在國內處於領先地位，在國際上具有一定影響的學科。
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主要研究方向如下表：
| 序號 | 研究方向名稱 | 主要研究內容、特色與意義 | 指導教師 |
| 1 | 生物有機化學 | 具有生物活性的天然和類天然分子及具有識別功能的有機小分子的合成及功能研究；組合化學；化學生物學。 | 楊震 陳家華 施章傑 |
| 2 | 有機合成化學 | 具有複雜結構的天然產物的全合成；不對稱合成，重點研究催化不對稱合成。 | 楊震 |
| 3 | 金屬有機化學 | 化學鍵的選擇性切斷與應用；雙或多金屬有機合成試劑；Lewis酸促進的化學反應與金屬有機化合物促進的碳-碳鍵形成的結合；C-H鍵活化；富勒烯化學的研究。 | 席振峰 甘良兵 施章傑 |
| 4 | 物理及理論有機化學 | 有機化學反應機理的研究，特別是金屬卡賓活性中間體的生成、反應及應用；有機自由基化學；計算化學。 | 王劍波 餘志祥 |
| 5 | 材料有機化學 | 水溶性共軛高分子和小分子材料、以及全共軛樹枝狀材料的分子設計、合成。這類材料在有機發光二極體、化學和生物感測器、光收集放大器等方面具有潛在的應用前景。 | 裴堅 |