北京大学的研究机构涵盖了广泛的城市规划与设计领域。首先，他们设有城市人居环境科学与技术重点实验室，其中又包括地学基础、数字城市与城市安全、应用生态学等多个实验分室，致力于探索和提升城市环境的科学与技术应用。
此外，深圳市循环经济也在他们的研究范畴内，通过深圳市循环经济重点实验室，推动循环经济的发展和实践。北京大学还与国际知名学府合作，如与香港大学共同设立了深港发展与创新研究中心，与北卡罗来纳大学合作的城市与区域规划管理联合研究中心，促进了跨地区和国际合作的深入研究。
在城市规划与数字技术结合方面，景观生态学与数字城市研究中心发挥着重要作用，通过研究景观生态学理论与现代数字技术，为城市规划提供科学依据。生态修复与废物资源化技术研究中心则关注环境保护与资源利用的可持续性，致力于解决城市环境问题和资源管理难题。
土地经济与房地产是城市发展中不可忽视的领域，北京大学在这方面也有专门的研究机构——土地经济与房地产研究中心，研究市场动态与政策影响，为行业发展提供理论支持。现代建筑设计方面，虽然目前还在筹备中，但未来将有望推出具有前瞻性的现代建筑设计研究中心。
最后，北京大学在深圳设立了独立法人资格的北京大学（深圳）国土与城市规划设计研究院，旨在提供更贴近实际需求的城市规划与设计服务，推动区域发展与城市规划的深度融合。
北京大学城市规划与设计学院成立于2009年11月21日，其前身是北京大学深圳研究生院环境与城市学院。 2009年6月，北京大学深圳研究生院根据北京大学建设“世界一流大学”和深圳研究生院创建“国际化校区”的目标要求，决定在环境与城市学院的基础上分别组建“城市规划与设计学院”和“环境与能源学院”。目前招收“人文地理学（城市规划）”、“自然地理学（景观生态学）”博士研究生和“地理学（景观设计学）”、“地理学（城市与区域规划）”、“建筑设计及理论”硕士研究生，正在筹备“城乡规划学”一级学科点。