北京大学地理学教育的历史最早可追溯到1904年在京师大学堂文学科中设立地理学门。但据王恩涌先生考证，当年仅仅是个计划，并未实现。在北大最早讲地理学课程的是张相文教授，他1917-1919年在北大讲授《中国地理沿革史》，编有《中国地理沿革史》讲义。

北京大学城市与环境学院的学科发展历史与清华大学的地理系和燕京大学的历史系有更直接的渊源。清华大学于1928年成立地理系，著名的地质学家翁文灏担任第一任系主任。地理系于1929年招收学生。由于系的发展，到1933年，在学科上有了扩大，下设地理、地质、气象三个组，分别培养地理、地质、气象方面的人才，改名为地学系。

抗日战争开始后，北大、清华、南开三校合并，于1938年4月在云南昆明改为西南联合大学。北大地质系与原清华地学系合并为地质地理气象学系。抗战胜利，三校回迁，北大地质系与原清华地学系各回本校，清华原地学系的气象组也单独成系。

1950年初，因当时国家急需地质人才，清华地学系中的地质组单独成立地质系，地学系只留有地理组。

1952年，为适应国家建设，全国高校进行大调整，原清华的地学系调整到北京大学，与燕京大学历史系少数教师一起成立地质地理系。当时，学习苏联培养人才的经验，地理学采取按二级学科成立专业的方法，分别制定教学计划以培养专门人才。在地质地理系，1952年设有自然地理专业。1955年又设立了经济地理与地貌两专业，同时引进部分地质学教师，开始招收地质专业学生。这种方式是我国地理学高等人才培养上的重要变化。

由于文化大革命的冲击，高校于1966年停止招生。

北大地质地理系于1972年开始恢复招生。当时，考虑到世界发达国家在环境污染、城市化与卫星遥感技术等方面对地理学发展的影响，确定地理学的专门人才培养采取理科专业与应用相结合，自然地理与环境保护结合，经济地理与城乡规划相结合，地貌与遥感技术相结合以培养理科应用人才。这使地理学人才培养又提高到一个新阶段。它不仅是文、理结合，而成了文、理、应用、技术大综合的新时代。

1978年，地理学方面的学科与地质学方面的学科分别成立地理系与地质系。地理系下设自然地理、地貌和经济地理三个专业。随着学科发展日益重视应用的趋势，也为了让更多人了解这一老学科的新变化，于1989年将地理学系改名为城市与环境学系。1993年，环境科学本科专业开始招生。2000年，城市规划五年制本科专业开始招生。

由于国家对环境问题的重视，北大在2002年将原城市与环境系与环境科学中心合并成立了环境学院。2003年，生态学本科专业开始招生。2007年5月， 学校决定将环境学院的两部分分开，原城市与环境学系所属部分成立了城市与环境学院。