围绕着生命现象的多学科的交叉与融合，以数学、物理、化学、计算科学、信息、心理、医学、工程等学科为手段与视角，研究生命科学及医学领域的重要科学问题的交叉学科。
整合生命科学交叉学科下的二级学科方向包括：整合生物学、定量生物学、合成生物学、生命化学、生命医学、医学工程、脑与类脑科学。
1.整合生物学是从多尺度研究生命本质、生命现象、生命活动规律及其调控机制的整合类科学。整合生物学融合多学科的技术和特点进行全面研究，涵盖分子生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学、免疫学、神经生物学、发育生物学、生态学等众多生物科学及相关学科。整合生物学的研究对象呈现多元化、多尺度的特点，从微观到宏观，包括从分子、细胞、器官、个体到群体及环境生态等多层次的研究对象。此外，整合生物学以基础研究为主，同时也包含生物学应用及与其他学科的交叉应用。
2.定量生物学是定量研究生命科学的学科，该学科通过有机融合定量实验手段与数学物理方法，研究生命系统中具有普适性的定量规律和原理，以期指导生命系统的理性设计和改造。该学科研究内容包括生物网络的结构与功能、健康与疾病的系统生物学研究、基于复杂疾病网络的药物设计、生命系统中的物理现象与规律、多组学数据驱动的定量规律探索、人工智能在生命科学中的应用、单分子单细胞等定量实验技术的开发与应用、生物大分子的精确模拟与理性设计等。
3.合成生物学是研究如何理性设计、改造、创造生命的学科，该学科在定量原理和系统理论的指导下，利用基因编辑、人工元器件、合成染色体等前沿技术，在染色体、细胞、组织、器官等水平上对生物体进行改造、创造，为绿色智造、疾病诊疗、环境保护、农业生产、信息存储等领域提供新型使能技术。该学科研究内容包括基因元器件设计与优化、跨物种元器件挖掘与应用、人工智能驱动的合成生物设计、底盘细胞设计与改造、基因线路与细胞命运编程、基因线路与组织再生、基因线路与细胞工厂、合成生物新技术、合成生物驱动的数据读写技术等。
4.生命化学是生命科学与化学交叉与融合的学科，研究目标是探索生命现象的分子机制和化学本质，发展化学工具与方法，精准调控和影响生命进程。研究内容包括通过对生物大分子和活性小分子的标记、合成，研究生命体系的组成、结构、性态及变化；基于光、电、磁、放射性等多模态手段，发展分子探针和分析技术，在分子、细胞、组织和活体层面上实时、原位和定量的探测和调控生命活动的动态变化；面向人民生命健康，发展化学诊疗策略和工具，发现疾病标志物，揭示疾病分子机制，开发药物分子和治疗手段，精准阻断病理进程。
5.生命医学是利用生命科学多学科技术研究医学的学科，包括基础医学和临床医学。研究内容包括临床疾病的基因背景、诱发因素、发生和发展规律。从临床实践中发现重要科学问题，利用生物、物理、化学、计算、信息和工程等多个学科和专业的先进技术、思想和概念，进行学科交叉、融合与整合的医学研究并形成新的学科前沿。生命医学有助于阐明疾病的发病机制，从多维度、多视角发现疾病易感基因、表观遗传、转录调控、蛋白质结构与功能等环节的关键靶点，通过转化医学研究完善疾病诊断和治疗手段，达到疾病防治的目的。生命医学学科有助于培养新一代跨学科的、世界一流的复合型医学人才。
6.医学工程是从工程学的角度，运用现代自然科学和工程技术原理和方法，通过多层次和跨学科视角探究人体的结构、功能及其相互关系，揭示生命过程，以期为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务不断提供新的技术手段。该学科以临床医学问题为驱动，研究内容包括先进生物医学成像技术、生物医学数据处理分析新方法、生物医学新材料、脑信息处理逆向工程以及脑机融合，以及拓展新型物理干预技术在生物学和临床医疗领域的应用。
7.脑与类脑科学的研究内容包括感知觉和注意、学习、记忆、决策、语言、情绪、社会认知等认知过程的认知神经、认知计算和分子遗传机制，脑疾病的发生机制、预防和治疗技术，类脑算法、类脑器件和类脑机器人等人工智能技术。其中脑科学是研究脑的认知、意识与智能的本质与规律的学科，整合了主要研究人的心理和行为的心理学及研究神经系统结构和功能的神经生物学，旨在从分子、细胞、环路、脑区及脑网络、行为、个体、群体等多个层面阐明认知、情绪、动机、智力、意识、人格等心理现象的发生、发展、作用规律及机制。类脑科学是研究受脑科学启发的机器智能的学科，旨在研发在计算机视觉、自然语言处理、机器人环境感知和自主学习等人工智能领域中达到甚至超越人类智能的机器智能技术。
纳米科学与工程以纳米尺度的低维物质作为主要研究对象，通过对原子、分子及其聚集体各种相互作用的认识、设计与操控，发展纳米材料、纳米结构以及纳米器件的制备和加工方法，探索纳米世界的新现象和新规律，为引领纳米技术革命提供理论基础和技术支撑。
纳米科学紧密围绕世界纳米技术前沿，以国家重大应用需求为导向，以经典力学、热力学、量子力学为理论基础，其核心是纳米效应及其在物理、化学、生物等系统中的传递、保持、放大和协同规律，具体包括纳米表界面效应和相关性质，纳米结构中的电子限域效应和相关的光、电、热、磁效应，纳米结构相互作用的调控及演化规律。
纳米科学与工程的主要概念包括：纳米效应（纳米尺寸效应、纳米表界面效应、纳米尺度多 场耦合效应、电子限域效应、纳米光学效应、纳米生物学效应、纳米热传输等）；纳米制造（纳米合成与组装、纳米材料工程、微纳加工制造、纳米器件与系统等） 。纳米效应及其与物质、生命、信息系统相互作用规律是本学科的特色理论体系；跨尺度纳米制造、集成与工程应用是本学科的特色工程技术体系。
纳米科学与工程的研究方法包括理论、实验、测量与装备、和计算模拟。理论是纳米科学研究与纳米工程应用的基础；实验是获得纳米结构、研究结构与其它系统相互作用和规模制造过程的基本方法；测量与装备是获取纳米结构、物性和关键工艺参数等定性/定量信息的基本手段；计算模拟是从理论计算角度解析纳米效应和纳米制造过程，达到预测、模拟、验证测量结果等目的的支撑平台。
融合数学、统计学、计算机科学、软件、公共卫生与预防医学、心理学、社会学、金融学等学科，以数据为研究对象，主要探索数据的可计算性和计算复杂性问题。学科内涵覆盖两个方面：研究数据本身，即研究数据的类型、状态、属性及变化形式和内在规律； 研究通过数据为自然科学和社会科学研究提供一种新的方法。其主要方向及研究内容为：非结构化数据的分析研究、异源异构数据整合与研究、异质网络数据分析。
数据科学与工程的理论基础包括：
1）大数据计算理论：大数据的可计算性和计算复杂性
2）计算数学、离散数学、概率论、运筹学与控制论等
3）数理统计学、应用统计学等
4）高性能计算、分布式与并行计算、机器学习等
5）数据融合、数据挖掘、数据可视化、大数据软件
6）领域数据科学理论与方法
数据科学与工程的四个学科方向为：
1.数据分析： 我们面临数据往往是非结构的，比如，图像、视频、网页等非结构数据本质上都可以看成是无穷维的。每个数据点本身都是一个“ 场” 或函数。比方说，文本可以看成是一个变量的函数。图像可以看成是两个变量的函数。视频可以看成是三个变量的函数。但另一方面，非结构数据本身不仅含有空间（或时间）模式，而且含有深层次的语义结构。这些非结构数据并不是一般的函数。它们有相当的特殊性。比方说，图像的主要组成部分是边沿（ edges) 和图纹 (textures)。 分析这种数据结构可以采用传统的回归模型，如统计中的线性回归模型，也可以是更为一般的现代机器学习模型，如深度神经网络模型、强化学习、因果学习等。只有在这些模型的基础上，我们才能讨论数据的结构和它所包含的信息。除模型外，大数据研究的另一个重要支柱是算法。只有有了有效的算法，大数据的研究才能真正落地。算法与模型之间的相辅相成也是大数据研究与传统的统计学之间主要的不同点之一。现阶段算法的研究主要分布在两个领域：计算数学和计算机科学。计算数学领域研究的算法基本上是针对像函数这样的连续结构。其主要的应用对象是微分方程等。计算机科学处理的主要是离散结构，如网络。而数据的特点介于两者之间。数据本身当然是离散的。但往往数据的背后有一个连续的模型。所以要发展针对数据的算法，就必须把计算数学和计算机科学研究的算法有效地结合起来。数学和计算机科学之间的密切配合也将是数据科学研究最重要的因素。运筹优化则是架起两者之间的一个重要桥梁。
2.数据工程：数据工程方向包括从数据采集、数据存储、数据清洗、数据融合、数据挖掘、数据可视化与分析、数据传输、数据治理、数据安全等从原始数据到结果发现与决策支持的数据生命链条的全过程的具体方法与通用方法论的研究。数据工程研究数据生命周期过程中的标准化、隐私保护等问题。数据工程也研究面向领域的工程问题，是支持数据科学落地应用的核心技术保障。
3.应用数据科学：应用数据科学方向包括所有将数据科学分析方法具体应用于科学、工程、社会、管理等各个领域的实践方法论和案例研究，其包括如：数据科学与物理科学、材料科学、机器人设计、气象科学、生命科学、医疗健康、智慧城市、数字经济、远程遥感等各个不同领域的结合与交叉，其目的在通过机器学习、统计分析等手段解决原有学科中难以解决的复杂的建模及计算问题，真正推动研究落地与交叉。
4.数据伦理与价值： 基于运筹优化理论，以数据生命周期运营决策为目标，研究大数据降纬技术，兼顾数据使用的效率和精度，在数据融合利用方面，研究统计学、密码学理论下的数据隐私量化评价与、隐私保护；研究多元异构数据的市场定价，研究机器学习的数学理论，测算数据在应用场景的贡献，辅助数据信息决策与价值利用，研究基于博弈与优化理论的数据交易机制设计，保障数据交易参与者的利益与安全，促进数据流通。
针对特定国家或者地区的人文、地理、政治、经济、社会、军事等领域进行的全面深入研究，具有全面性、深入性、及时性和战略性等特征。区域国别学是跨学科的学术领域，其研究对象包括从自然到社会的各种现象与多种问题，人们的行为方式、思想智识、生产生活、宗教民俗、组织制度等均属于其考察研究范畴。区域国别学是对一国、一地区进行整体性、宏观性的研究，因此需要多学科、跨学科的参与，打通原来分散于各独立学科的知识领域，系统探究一国、一地区的发展过程，揭示其内在规律和趋势走向，形成立体化、交叉性、多方位的理解与诠释，形成“1+1>2”的效果。
区域国别学”下设5个学科方向：
1.区域国别学理论
区域国别学理论将围绕区域国别研究自身的学理、体系、方法展开，分五个层面推进。梳理世界各国与中国特色的区域国别研究发展脉络，从学科发展史角度构建区域国别学发展史与自主知识体系，探究该学科发展动力、规律、特点、方式；关注从事区域国别研究工作者的群体特征，探讨研究者的知识结构、学科素养、理想志趣，以及对区域国别研究的不同认知。从人类知识演进的视角探讨学科体系的发展，由此探究传统学科与“区域国别学”的关系，深化传统学科与“区域国别学”在研究方法上的相辅相成。在比较研究的视野下，重点研究针对同类区域国别问题的一般研究方法与普遍理论。立足中国，结合世界，探索中国“区域国别学”的独特范式。
2.国家发展与现代化研究
国家发展与现代化研究即对不同国家的社会、经济、政治、文化、自然、资源、历史、民俗、科学、技术等各方面做多学科的交叉研究，探讨其发展道路的特色与这些国家的深层状况，总结规律，预测走向。
在完善国家发展与现代化研究学科方向时，一方面要结合中国自身的发展，从比较的视野去研究各国发展的历史轨迹、外部环境与内部条件，探索共性与特性及背后的原因；另一方面要重点关注各国在中国崛起与世界体系转变过程中的作用、发展、未来。同时，充分发挥“区域国别学”注重田野调查的优势，着力研究各个国家在现代化进程中遇到的问题及其与世界体系演变的关系，尤其是相关变化对中国的影响；从中国式现代化与人类命运共同体的视角，探索和构筑中国视角下的国别研究知识与话语体系。
3.区域整合与地缘关系研究
区域整合与地缘关系研究是以区域为视角，对区域的特性和行为主体、区域内的国家关系、区域层级组织、区域治理变量和运行机制等进行研究，总结成功经验与挫折原因。
在二十世纪后半期，区域化日益显著。区域化是指在几个邻近的国家和地区之间，呈现出一种客观上面临的问题趋同、主观上致力于加强合作的形势。本学科方向的基本思路可以归纳为，先对“区域”有充分的了解，再对区域整合与地缘关系做细致的解析。它主要的研究方法有三个：定量分析、定性分析、比较分析。由于区域整合具有主体多元和机制多样这两大突出的属性，本研究方向将对它们进行重点研究，包括主体有哪些、如何演变、如何互动、形成怎样的规律；同时还包括机制有哪些、如何运转、产生怎样的效果。本研究方向还将解析中国与区域的关系，沿着历史、安全、经济与文化等维度，分析中国在区域格局中已受到的关联，需要做出的定位，及可能发挥的作用。
4.“一带一路”研究
“一带一路”研究是以“一带一路”倡议的理论体系、目标定位、治理结构、风险应对为研究对象，重点关注“一带一路”的对接、治理、问题和困难等，强调具体研究和个案研究。
本学科方向的宗旨是从学术研究的角度出发为政府决策和企业投资提供智力支持。它的基本思路可以归纳为，详细分析“一带一路”是什么、做什么、如何做，进而深入解答“一带一路”产生的影响、存在的问题、面临的风险。它的研究对象包括，“一带一路”的理论体系、目标定位、治理结构、风险应对。主要的研究方法有三个：信息搜集、理论阐释、成本—收益分析。
本学科方向将重点关注三个问题。第一个问题是“一带一路”的对接问题，包括对接的对象、可行性、方式以及后果。第二个问题是“一带一路”的治理结构，涵盖治理导向、边界、发展导向、机制化建设。第三个问题是“一带一路”面临的风险，涉及风险的来源、实质、特殊性、规避方式。
5.文明交流与互鉴研究
文明交流与互鉴研究旨在探讨多元文明的形成与发展，不同文明的特点与相互关系，关注全球化时代的文明冲突与互学互鉴，构筑中国特色的多元文明话语体系。
本学科方向的基本思路可以归纳为，结合历史传统与现实状态，从文明的视野理解世界的发展。它的研究对象包括，世界重要文明的形成发展、突出特性、相互关系。主要的研究方法有文献分析法、对比分析法、逻辑和历史相统一的方法。本学科方向将重点探讨全球化时代文明之间的冲突与交流互鉴问题，尤其是如何认识所谓的冲突，如何应对冷战思维和文明冲突论；与此同时，如何解析文明之间的“和”与“同”，如何推动交流互鉴。本学科方向将把习近平主席的相关阐述与人类历史脉络、当代世界挑战结合起来，既全面又深入地剖析世界文明，为全球交流合作发出中国声音，为人类文明进步贡献中国智慧。
旨在推动多层面、 多尺度的复杂系统科学研究范式变革， 通过结合“定量发散” 和“定性收敛” 的研究方法， 深入探索碳中和实现路径中的关键科学问题。该学科涵盖地球系统科学、 碳经济与碳管理、 以及气候政策与治理三个核心研究方向。 这一学科的研究致力于解决气候变化和全球变暖的复杂问题， 促进我国乃至全球向碳中和目标迈进。
1.地球系统科学（地理学）
地球系统科学是从地球系统多圈层交互作用出发，以人地耦合视角，定量研究地球系统运行和演变与碳中和目标的相互关系的研究方向。该方向依托地理学，并与地质学、大气科学、 生态学、环境科学等多学科基础理论和技术交叉融合，通过综合发展和应用“天-空-地” 多维立体观测、多尺度数值模拟、人工智能大数据等研究手段，阐明人为活动导致的温室气体排放与大气圈、水圈、土壤圈、生物圈和人类圈的内在联系与作用规律，为科学制订气候变化应对战略和温室气体减排目标提供科学理论和模型工具支撑。研究内容包括，系统探索温室气体在地球系统多圈层多介质的源-流-汇规律、 驱动机制和主控因子，揭示温室气体浓度变化与地球系统要素演变之间的双向反馈机制；完善和发展地球系统模式，从健康地球、 宜居地球角度科学研判气候变化风险及其潜在来源，定量地球系统演变不同阶段的温室气体排放环境容量，阐明碳中和进程对气候系统、陆地和海洋碳循环、环境质量、人群暴露与健康等的综合影响；发展耦合能源、经济、社会要素变迁的地球系统模拟及影响评估技术方法， 量化能源、经济、社会转型的碳中和及其气候变化贡献，从生态文明和可持续发展角度研究完善针对气候变化适应与干预的方法学和技术体系，科学评估各类技术方法和手段对地球系统演变和地球系统可持续性的综合效应及影响。
2.碳经济与碳管理（应用经济学）
碳经济与碳管理是从经济、能源、环境、产业耦合发展角度，研究碳中和实现路径下经济和管理如何系统支撑能源、 环境和产业协同发展的交叉研究方向。该方向依托应用经济学， 同时融合管理学、环境科学以及能源与动力工程等学科的基础理论和研究方法，围绕实现双碳目标的产业动态演变、宏观经济结构、能源转型、政策体制需求，从建立适应能源新质生产力的生产关系入手，通过研究面向碳中和的经济学和工商管理理论，推动面向碳中和的经济学和管理理论创新，提供适合中国国情并支撑降碳增汇相关新质生产力的关键技术和政策工具。研究内容包括：在碳经济理论创新方面，研究碳中和下的经济发展变迁、碳节点产业及其价值链重塑、碳市场理论研究和碳资产管理、低碳生产和消费行为及其机制设计；在经济社会管理方面， 研究气候变化下的经济社会影响评估、各类主体的适应性和风险分担、 碳经济管理与国内外协同治理机制等；在能源系统转型系统工程方面，强化面向碳中和的新能源经济发展路径、 商业模式创新及其政策体制需求的前沿交叉研究；在关键能源转型技术方面， 探索扩大新能源发展空间的经济可行选择；在生态碳汇价值实现方面，研究生态碳汇的成本和收益、碳汇价值实现途径、生态碳汇交易制度及碳汇可持续管理等。
3.气候治理（政治学）
气候治理学科方向是基于气候变化是典型的全球性问题这一基本事实，从全球治理和国际公共政策视角研究碳中和目标下全球气候治理发展规律和政策响应以及国际气候合作基本路径的研究方向。该方向依托于政治学，并与环境大气科学、地理学、法学、经济学、和政治学等学科交叉融合而成，着眼于综合系统考察人与人之间的关系和人与自然之间的关系， 属于典型的自然科学和社会科学的交叉融合。该方向应用定性与定量研究相结合的研究方法，采用人工智能大数据等新兴研究手段，通过研究碳中和目标下全球气候治理的理念、价值观、目标，全球气候治理关键行为体的作用和功能，全球气候治理的行为模式和基本原则及全球气候治理的绩效，为推进全球气候治理，有效应对全球气候变化提供全球性综合解决方案和政策工具，为中国积极参与和引领全球气候治理提供有力智力支撑和人才支撑。该方向的研究内容包括：气候变化的政治、经济、社会和安全影响评估、环境大气科学知识与各层次决策间互动关系研究、生态文明思想与全球气候治理，气候正义问题，全球气候治理与全球治理（含全球能源治理、全球卫生治理、全球金融贸易治理）的互动关系、全球气候治理体系的特征和绩效评估及改革路径、国际气候法治、国际气候谈判战略与策略，大国气候外交与气候安全政策分析，气候变化国际话语权研究，非国家行为体的作用和行为模式等。
科学技术史学科为国务院学位委员会认定的理学一级学科。它具有自然科学与人文社会科学交叉的学科属性，研究人类科学技术活动发展历史及其与政治、经济、社会、军事、文化之间的互动关系，综合运用自然科学和人文社会科学的方法，以文献资料和实物遗存为研究依据，揭示科学技术发展的规律性。
科学技术史一级学科设置八个二级学科，包括理论层面的分科史，如科学史、技术史、农学史、医学史，也包括应用层面的综合史，如科学技术与社会、科技传播与教育、科技考古与文物保护、科技遗产与数字人文。
科学技术史专业的就业方向多元且前景广阔，主要涵盖教育、科研、文化遗产保护、科技管理、媒体出版及企业咨询等领域，毕业生可在高校、博物馆、政府机构、科技企业等单位从事教学、研究、策展、政策制定等工作。
北京大学科学技术与医学史系目前重点在中国科学技术与医学史（含现当代科技史，科技与外交的历史，科学传播史）、全球科学技术史（含物理学史，计算科学史，科学的认识论与可视化研究）、科学技术与社会、学科史（含各自然科学、工程技术门类的历史）等方向开展研究和招生工作。
