北京大学生态学教学和科研发展的历史可以追溯到解放之初的全国院系调整时代。从上个世纪五十年代初期，北京大学地质地理系和生物系的一批教员即开始从事地植物学教学和科研工作，并使北京大学成为全国高校植物生态学的重要人才培养基地。1970年代后期，独立后的北京大学地理系成立了以陈昌笃先生为首的地植物学教研组，在承袭传统的地植物学研究的同时，开拓了区域生态环境研究这一新的领域。1980年代后期，北京大学城市与环境学系生态教研室的成立，标志着北京大学生态学的发展有了更为坚实的组织机构平台。此后的10余年时间里，北京大学的生态学教学和科研队伍不断壮大，特别是通过人才引进显著提高了教师队伍的整体科研水平。同时，根据国内外学科的发展动向和国家社会经济发展的需求，北京大学又先后开辟的生物多样性保护、全球环境变化和景观生态学等一系列新的发展方向。北京大学生态学系正式成立于2002年，生态学本科专业于2001年经教育部批准成立，2003年正式招生，生态学在北京大学的发展基础得到进一步巩固。

生态学系现有在职教职人员11人，海内外兼职教员5人，返聘人员3人。全部人员中，教授11人（返聘3人，在职3人，兼职5人），副教授5人，讲师3人。系主任为方精云院士。

近年来，在“985工程”、“211工程”和“理科基地”建设项目的资助下，本系先后购置了600余万元的教学和科研设备，完成了生态学教学实验室的建设。目前已具备植物生理生态学测定、孢粉分析、树木年轮分析、植物形态与解剖、植物化学与土壤化学分析、植被数量分析等实验和模拟条件。作为北京大学“地表过程与分析模拟教育部重点实验室”的一部分，具备先进的生态学过程分析的实验条件。一个集科研和教学实习为一体、投资近600万元的野外定位研究站——“北京大学地球环境与生态系统塞罕坝实验站”(PKU-SOGES) 也已建成使用。

2001年以来，本系教员先后承担了国家重点基础发展规划项目（973项目）、国家自然科学基金重大研究计划以及重点和面上项目、教育部重大科技项目、部委项目和国际合作项目72项，经费总额达到3022万元，平均每年约500万元，人均年科研经费在50万元以上。全系出版专著10余部，在国内外核心刊物上发表论文近300余篇，其中SCI收录论文70余篇。通过这些研究，先后解决了一系列重要理论和应用问题；在碳循环研究方面取得了具有突破性的研究成果，引起国内外的广泛关注。这些成果不但具有重要的理论意义，也为我国在京都议定书履约过程中最大限度争取国家利益提供了坚实的科学依据，因而成为北京大学创建世界一流大学第一期计划执行过程中的标志性成果之一。全系已逐步形成了全球气候变化及其生态响应、生物多样性保护、植被生态学、生态系统生理学、地下生态学、景观生态与景观规划、以及城市生态学等几个有特色的研究方向。