该专业由著名科学家周培源创立于1952年，是新中国高校中第一个力学专业。坚实的数理基础、巨大的发展潜力一直是该专业毕业生的传统优势。理论与应用力学专业毕业生具有极强的适应能力，毕业后可在力学、工程科学、相关交叉学科领域继续深造，或从事教学科研工作，也可进入工程技术相关领域从事应用研究、技术开发或管理工作。

环境科学始于1972年创立的国内首个环境化学专业，已建成涵盖自然、管理和大数据三大方向的综合性学科。自然方向聚焦污染物的迁移转化，探索其对生态环境与人体健康的影响及作用机理；管理方向研究社会经济与环境相互关系的基本原理，探讨实现社会经济可持续发展的途径；大数据方向结合信息技术，开展环境数据挖掘与系统模拟。本专业培养具有扎实理论基础和实践能力的复合型人才，致力于解决复杂环境问题，支撑人与自然和谐共生。

该专业着重培养学生综合利用数学、力学和计算机技术研究和解决工程与科学问题的能力，尤其是工程应用软件的设计与开发能力。学生毕业后可在力学及相关交叉学科领域继续深造，也可进入科研机构、企事业单位、政府机关等从事研究、开发和管理工作。北大力学系培养的科学与工程计算人才是国内外结构工程设计软件的主要力量之一。

该专业旨在培养我国乃至世界能源与环境系统工程领域的高水平科技创新人才、重大企业与工程的卓越管理人才，以及社会组织和政府机构的杰出领导人才。为实现我国能源与资源的高效利用，国民经济的可持续发展，以及支撑国家新能源与先进能源系统等新型战略产业的健康发展奠定人才和科技基础。

环境工程专业始于1994年创立的环境工程研究所，开启了北大“以理启工”的典范。该专业以解决水土气等多介质环境问题为目标，研发污染防治的新技术、新工艺和新设备，制定和设计科学合理的工程方案等。主要有水污染防治工程、大气污染防治工程、固体废物处理和资源化、环境污染综合防治、环境系统工程等研究领域。主要培养具有扎实环境工程科学理论知识、专业技术和工程设计能力的复合型人才。

该专业适应国家航空航天事业高速发展的需求，利用北京大学在基础科学研究方面的雄厚资源，为航空航天及相关领域培养和输送具有坚实基础和宽广视野的高素质人才。航空航天工程专业毕业生可以选择进入研究生阶段或出国留学进一步深造，也可以选择到航天部门、科研机构、高等院校、能源与资源、空间应用和国家机关等部门从事工程技术、科学研究、教学和管理工作。

该专业紧扣国家战略需求，聚焦先进碳材料、新能源材料、光电子材料、生命健康材料、新结构材料等前沿领域，通过多学科交叉与校企合作，提供优质教学科研平台，强化实践与创新能力，培养“一专多能”的科学与工程的“双语者”。毕业生可在新材料、高端制造、电子信息、生物医学等战略性新兴产业从事关键技术开发、科技管理和工程设计等工作，也可选择国内外深造。

该专业面向我国和全球面临的生命健康重大问题和需求，利用现代工程技术，结合北京大学理工医及人文多学科资源，培养有交叉学科知识基础、有高度自主学习和协同创新能力的高层次领军人才。毕业后不仅可继续在本领域深造，将来到大学和科研机构从事教学科研工作；也可以进入高端医疗器械、前沿生物制药、国家各级卫生保健机构以及生物医学投资等广阔的行业领域深入发展。

该专业着重培养学生系统掌握力学与先进制造工程、自动化工程的基础理论、专门知识和基本技能，重点掌握智能机器人、控制系统的设计、编程和集成应用技术，具有从事智能机器人系统的设计与制造、科技开发及工程应用等方面的工作能力，培养具有高度社会责任感、富有创新精神和实践能力、国际视野开阔的机器人领域领军人才。