北京大学的历史地理学研究重视学科基本理论建设和方法探索，努力继承祖国优秀的学术遗产，注意文献考据与 野外考察相结合，在研究工作中坚持基础研究与应用研究相结合、为国家经济和文化建设服务的发展方向，并注意吸收国外相关理论，以发展具有中国特点的现代历史地理学。主要研究方向包括：
  1．城市历史地理方向：早在1952年院系调整、成立北京大学地质地理系以后，侯仁之教授就开始从事有关城市历史地理方面的研究工作，先后对北京、淄博、邯郸、承德、芜湖等城市做了大量的实证研究。代表性著作有《北京历史地理图集》（三集）（获国家教委哲学社会科学一等奖、北京市科技进步一等奖）、《北京城市历史地理》（获国家教委哲学社会科学二等奖）。
  2．历史环境变迁研究方向：其前身为 50 年代末侯仁之教授开创的“沙漠历史地理”，早期研究以中国北方干旱半干旱地区的自然环境变迁为主，以后扩展为以区域人地关系的综合研究为主要内容的文化生态学研究，为建立合理的、可持续的人地调控系统提供理论参考。历史地理研究所在历史环境变迁领域先后编辑出版了五卷《环境变迁研究》杂志，发表了大量具有广泛影响的论文和著作。研究所目前正在承担国家自然科学基金重点项目“基于《水经注》的华北地区自然景观演变过程重建及其人类影响机理研究（2013-2017）”、国家社科基金重大项目“中国历史农业地理研究与地图绘制（2014-2017）”。历史时期环境变迁研究强调与地貌学、植被生态学、孢粉学、遥感科学、考古学学科相互交叉和结合，是一个具有北大特色和很好发展前景的研究方向。
  3．其它研究方向：除了以上两个主要研究方向以外，历史地理研究所的成员在历史地理学理论与方法、历史人口地理、历史农业地理、历史文化地理、古代地理学思想史领域也广有建树，代表性著作有《历史地理学四论》（侯仁之）、《北京城市历史人口地理》（韩光辉）、《宋代农业地理》（韩茂莉）、《从王朝地理到历史地理》（唐晓峰），这些著述在相关领域均具有广泛影响。