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1983年经国家教委批准，由结构化学、胶体化学、应用物理化学和溶液理论四个教研室组建了物理化学研究所。
1987年与中科院化学研究所联合成立分子动态与稳态结构国家重点实验室 <ref>[https://www.sohu.com/a/272628067_111981 254个国家重点实验室，都在哪些高校？不都是双一流！] ，搜狐，2018-11-02</ref> 。
1995年由催化教研室、电化学与光电化学实验室、化学信息学实验室、激光生物物理化学实验室和纳米化学实验室组建了现代物理化学研究中心，后牵头组建了北京大学纳米科学与技术研究中心。
现任物理化学研究所所长为刘忠范教授，副所长为来鲁华教授和齐利民教授。
物理化学研究所在老一辈化学家傅鹰、黄子卿、唐有祺院士的开创性工作的基础上，形成了一支以优秀中青年学者为骨干的学术队伍，呈现出朝气蓬勃的快速发展态势。物理化学研究所现有教授13名，副教授（或相当专业技术职务者）11名，讲 师2 师<ref>[https://www.sohu.com/a/128543718_614694 如何做一名优秀的讲师？这8招必备！]，搜狐，2017-03-11</ref>2 名。其中中科院院士1名，国家杰出青年基金获得者8名，教育部跨（新）世纪优秀人才基金获得者4名。现有教师中博士生导师14名。
目前本研究所45岁以下的青年教师共有20名，占教师总数的74%。