北師大擁有雄厚的科研實力，是中國重要的科學研究基地之一。“九五”以來，該校人文社會科學共承擔省部級以上縱向科研項目639項，其中，國家級項目136項，省部級專案503項。“九五”以來共獲省部級以上各類成果獎勵250餘項，其中，由白壽彝教授主編的22卷本宏篇巨著《通史》，被譽為20世紀史學的壓軸之作，受到江澤民同志及其他黨和國家領導人的高度讚揚。北京師範大學在概率論與模糊數學研究、理論物理與系統科學研究、資源環境與可持續發展研究、生命科學尤其是生態學和蛋白質組學研究等方面，也做出了重要貢獻。李小文院士創建了“李－Strahler幾何光學模型”，奠定了國際二向性反射研究中幾何光學學派的基礎； 鄭光美教授主持的“特產瀕危雉類生態生物學及馴養繁殖研究”榮獲國家自然科學獎二等獎； 李洪興教授領導的實驗室在世界上第一個成功地實現了四級倒立擺實物控制，在自適應模糊控制理論和實驗研究兩方面，均取得了突破性的成果，獲得2003年教育部自然科學一等獎。2002年由北京師範大學和國家海洋局的兩研究所共同完成的“渤海海冰作為淡水資源的可行性研究”項目已通過教育部鑒定。該項成果是世界上第一個從資源利用的角度系統地完成海冰資源量估算和海冰脫鹽淡化的研究成果，具有國際領先水準。
北京師範大學堅持積極的國際交流合作政策。目前， 學校與近百所國外的大學、研究機構建立學術聯繫，每年有300多名外國學者來校講學、從事研究，也有700人次的教師赴海外參加國際會議、合作研究等，先後授予或聘請來訪的諾貝爾獎獲得者、著名專家、知名人士等100餘位海外人士為該校名譽博士、名譽教授和客座教授稱號。在合作辦學方面，已先後與新加坡、馬來西亞以及香港特別行政區的教育機構聯合舉辦了多個學歷和非學歷教育項目。 並分別與曼徹斯特大學、奧克拉荷馬州立大學、三藩市州立大學合作建立了孔子學院。 學校大力發展留學生教育，目前有來自50多個國家和地區的各類留學生2000餘人，留學生規模居全國高校前列。