一、理论与系统生物学
近年来由于基因组测序、蛋白质组学及生物技术等的快速发展，生物学研究积累了大量的数据，如何挖掘出大量实验数据所蕴藏的生物学基本规律成为研究的焦点，各种定量学科的参与使得生物学的发展越来越定量化。数学、物理、化学、信息等在生物学的研究中起到了举足轻重的作用，这种学科的交叉与融合为生物学的发展提 供了强大的推动力，同时也促进了其它学科自身的发展。理论与系统生物学就是在这样一种发展趋势下产生的新兴交叉学科，主要针对组成生物体的单元（蛋白质、核酸、磷脂、糖等）、生物调控网络、生物进化以及细胞、器官和个体的发生、发育、病变、衰亡等生命科学中的重大问题开展研究，寻找生命过程的基本规律，并 建立相应的理论模型。理论与系统生物学包括理论计算与实验两方面的内容，强调理论、计算与生物学实验的交叉研究。
报考理论与系统生物学的研究生，应具有较好的数理化、分子生物学或计算机科学基础。欢迎生物学、计算机科学、数学、物理学、化学等专业的优秀应届大学本科毕业生申报。
招生院系：前沿交叉学科研究院。

二、生物医学工程
生物医学工程旨在以技术与工程的手段，研究和解决生物学和医学中的有关问题，是综合生物学、医学和工程技术学的交叉学科，属于高新科技研究领域。近年来，北大理学部、信息与工程学部和医学部紧密合作，推动了我校生物医学工程学的迅速发展。生物医学工程跨学科研究生培养项目的研究方向涉及生物医学微纳米技术研究；生物医学信息技术和医疗仪器技术研究；生物医学材料与组织工程研究；以及功能成像研究等领域。
生物医学工程培养的目标是具有坚实的生物医学工程理论基础和宽广的专业知识、较强的跨学科研究能力，从事生物医学工程事业的高层次人才。欢迎化学、生物学、医学、计算机科学、电子学、物理学、力学等学科专业的考生申请或报考。
招生院系：前沿交叉学科研究院、工学院。

三、纳米科学与技术
通常１－１００纳米尺寸范围的物质不同于传统的块体材料，具有许多奇异性质。探索物质特性随尺度的变化规律，发展新材料和新器件是纳米科技的重要内容，已经成为２１世纪高科技领域的发展前沿。北京大学是我国纳米科技研究的重要基地之一，于１９９７年率先成立了跨学科和跨专业的纳米科学与技术研究中心，并于2003年起招收研究生。纳米研究中心充分发挥多学科交叉优势，在纳米化学与单分子科学、纳电子学与分子电子学、纳米材料与介观物理研究领域做出了一系列具有重要国际影响的研究成果，并摸索出了一套从事跨学科交叉研究的高水平人才的培养办法。
纳米科学与技术研究生培养的目标是具有坚实纳米科技理论基础和宽广专业知识、较强研究能力，从事纳米科技事业的高层次人才。欢迎电子学、物理学、化学、材料科学、微电子学、计算机科学等专业的优秀应届大学本科毕业生申请。
招生院系：前沿交叉学科研究院。

四、分子医学
分子医学以开展国际前沿水平分子医学研究为基本使命。分子医学的核心任务是寻找人类疾病已知和未知的相关基因及其表达产物，阐明在分子、细胞和整体水平的生理、病理机制，并将有关成果转换为临床预测、诊断、预防和治疗的有效手段。北京大学分子医学研究所以心血管病、代谢综合征、分泌异常等重大疾病的分子机理为主题，集基础、应用转化、前临床研究为一体，体现从分子到疾病模型到人“一条龙”的研究战略，按照“发现关键信号分子 —> 阐明信号通路 —> 干预关键节点 —> 评估作为药物靶点的可行性 —> 原创药物研究”的研究路线进行分子机理和转化医学的研究，解决事关国计民生的重大生物医学课题。
北京大学分子医学研究所设立了具有国际水准的11个研究室和2个研究中心, 包括信号转导研究室（肖瑞平）、钙信号研究室（程和平）、细胞生物物理和神经退行性机理研究室（周专）、血管生物学研究室(罗金才)、核酸技术研究室（梁子才）、人类群体遗传学研究室（田小利）、分子药理学研究室（顾雨春）、干细胞与非编码核酸研究室（汪阳明）、系统生物学研究室（李川昀）细胞分泌与代谢研究室（陈良怡）、心血管发育学研究室（熊敬维）、灵长类实验动物研究中心（肖瑞平）和实验病理研究中心（张秀琴）。同时与国际一流的相关研究机构建立了密切合作和伙伴关系。
2012年，分子医学研究所将在细胞生物学、生物化学与分子生物学、生物物理学、生物学（生物技术）、生理学等专业分子医学方向招收硕士和博士研究生（详情参见招生专业目录）。