北航基础医学一级学科硕士点依托于生物与医学工程学院建立。本学科拥有一支起点高、科研能力强的师资队伍；近五年累计科研经费超过1500万元，其中国家自然基金项目经费总额超过500万元；承建“生物力学与力生物学”教育部重点实验室、共建“康复辅具技术与系统”民政部重点实验室；拥有激光共聚焦显微镜、流式细胞仪、各型组织切片机等各类研究与教学设备100多台套，价值2000余万元。
本学科以多学科交叉融合为指导思想，以航空航天医学为切入点，充分发挥北航在工程技术及航空航天领域的优势，在凝练学科方向、汇聚师资队伍、开展科学研究及复合型基础医学与生物医学工程人才培养等方面工作成效显著。已在病理生理学、航空航天人因学、航天医学与生命保障、数字医学等领域开展了一系列基础和应用基础研究，取得了一批高水平研究成果，形成了鲜明的航空航天和多学科交叉融合特色，学科总体达到国内先进水平。
病理生理学方向
病理生理学是基础医学学科的重要分支之一，是认识疾病和防治疾病的理论基础，主要任务是从分子、细胞、组织等多层次研究各种疾病的病因、发病机制和患病机体的代谢和机能变化，为疾病的防治提供理论和实验依据。
北航在血液系统病理生理学方面开展了一系列深入研究，主要在血小板相关疾病的病理生理机制、特殊环境血液系统病理生理学变化的机理等领域开展研究，形成了自己的特色：
血小板相关疾病的病理生理学机制研究领域。在血栓形成起始阶段的生理调控的分子机制、血小板凋亡及其与相关疾病的发病机制关系、重力变化及其他力学因素对血栓形成的影响及其分子机制以及血栓形成负调控的分子机制等方面研究开展了深入研究，研究成果为认识血小板相关疾病的发生机制提供一定的理论和实验基础，可为血小板相关疾病的预防与治疗寻找药物治疗和药物筛选靶点。承担国家自然科学基金项目多项，
特殊环境血液系统病理生理学变化的机理研究领域。一些特殊环境因素，如重力变化、缺氧以及化学物暴露，可引起人体病理生理变化。主要在特殊环境因素血液系统病理生理学变化的表观遗传学机制，以及不同环境因素联合作用对血液系统的影响及其分子机制等方面开展了研究，研究成果有利于全面认识这些环境因素引起的病理生理变化的机制，以及如何预防这些病理生理变化提供干预靶点。
此外，还在其他疾病的病理生理学机制方面进行了研究，包括肿瘤发生的表观遗传学机制研究，天然产物对DNA氧化损伤的保护作用研究等，这方面研究成果对于利用表观遗传学调控机制作为干预靶点和应用天然产物预防和治疗肿瘤提供了一定的实验基础。
近年来学术团队在SCI收录期刊发表论文17篇，包括重要国际学术期刊Circulation Research、AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY-HEART AND CIRCULATORY PHYSIOLOGY、THROMBOSIS RESEARCH、THROMBOSIS AND HAEMOSTASIS等上发表。
数字医学方向
数字医学是信息科学和数字技术与医学科学交叉融合形成的新领域，是近年来发展最快的基础医学领域之一。主要研究以数字化技术为核心的生理系统建模与计算机仿真、数字医疗检测、数字医疗诊断、数字医疗治疗、数字医疗监控和数字医疗康复等。
北航依托在其信息科学、虚拟现实等领域的良好基础，突出与基础医学学科的深度交叉、融合与渗透，开展了大量的数字医学基础和应用基础研究工作，取得了一批创新性的成果，在数字医学基础和现代医学测试技术与理论方面形成了自己的特色。
在数字医学基础方面，主要研究数字化虚拟力学和生理人体、血液循环与呼吸等生理系统建模与仿真的关键技术，建立了高质量的包含头、口腔、颈、脊柱、腕、膝、踝、足等部位及肌骨系统的、能模拟多种正常和特殊状态活动的虚拟生物力学和生理人体，以及血液循环系统、呼吸系统等的计算机仿真模型。这些研究成果可为手术规划、导航与评价，相关疾病的机理研究，新型治疗方法与医疗器械和空间生命保障技术等的研究奠定重要基础，在相关领域产生了较大影响。近年来，承担了包括重点项目在内的多项国家自然科学基金项目，在国际著名期刊Am J Physiol Heart Circ Physiol， J Biomech等发表论文多篇。
在现代医学测试技术与理论领域，主要研究血液循环系统、肌骨系统、呼吸系统等的生理信号检测与处理，专科专用锥束CT和基于C型臂的三维CT等数字医学成像，MRI、超声、X射线等生物医学图像数字处理，医学检验和智能诊断等的关键技术、基础理论和算法，进而研究癌症、心脑血管、神经系统等重大疾病发生、发展中的人体不同层次（系统、器官、组织、细胞）的“结构—功能”关系，实现在疾病处于发生和发展的初期发现疾病征兆，为疾病早期治疗提供科学依据与手段。近年来，承担国家自然科学基金项目、863计划项目等多项，并与Microsoft等公司开展e-Health方面的合作研究，在国际著名期刊American Journal of Neuroradiology，Acta Radiologica，Journal of Urology等发表论文多篇。
航空航天人因学方向
航空航天人因学是随着我国航空、航天工业高速发展而产生的一个新兴基础医学研究方向，主要研究在航空、航天环境中人与载运系统其他元素之间的交互作用，是一个将理论、原则、数据、方法进行设计以提升工作质量，优化整体系统效能，实现人员高效、安全与健康的学科领域。
针对航空航天载运系统工程设计的需求，北航积极承担本方向的基础理论与工程应用研究课题，形成了航空环境工效、直升机人因学设计、航天人因学基础与应用等方面的工程背景明显的研究方向和特色的学科理论与研究平台。
在航空环境工效领域，从事对飞行员认知工效、缺氧工效、可达域、目标拾取、高温工效、个体防护装备工效和行为工效等进行了系统性研究，通过计算、模拟和实验，发现了一系列与提高人的生存状态不适应的工程问题，提出了改进措施。本方向的部分研究成果已用于“神七”和型号飞行项目等工程设计中。
在直升机人因学设计领域，承担了某国防预研项目，以某型号直升机为背景，引入模糊决策理论，建立了人机功能分配的多目标模糊决策模型。并开发出对应的人体数据库和通用性可视化人机界面分析平台，进行可达性、视域、人体受力等方面的分析，得出其适人性的设计评测结果。
在航天人因学基础与应用研究领域，承担了国家863与自然科学基金研究课题，开展了长期密闭舱室人因工程设计要求与评价方法研究。研究了长期飞行载人航天器的约束条件，通过试验验证，形成人因工程设计要求。同时，进行了密闭舱室的人员长期工作能力评估的试验与分析，得出有重要工程价值的结果。
通过科研项目的牵引，已出版了《航天工效学》、《载人航天器人机界面设计》等部级规划教材。拥有人体行为分析、人体心理测量、人体尺寸测量、操作力测量、生理信号测量等用于航空航天人因学的研究设备，为本方向的人才培养研究提供充分的保障。
航天医学与生命保障方向
航天医学与生命保障是随着太空飞行、登月、火星计划等载人航天事业的发展而产生并发展起来的一门新兴的基础医学分支，主要研究空间环境中各种特殊因素对人体健康和生存环境的影响、发生机理及有效医学防护措施，以保证空间飞行过程中人员的身心健康。
北航作为一所具有鲜明航空航天特色的研究型大学，在航天医学与生命保障这一新兴的研究领域已具备良好的研究基础，在空间失重对人体生理系统的影响和空间生物再生式生命保障研究方面形成了特色与优势。
在航天医学研究领域，主要研究空间失重对人体生理系统的影响，特别在骨骼肌肉系统、免疫系统和血液系统开展了深入、系统的研究。一方面在分子、细胞层面，研究失重对骨组织细胞、肌纤维细胞、免疫细胞和血细胞功能的影响，以探索空间骨质丢失、肌肉萎缩、免疫功能改变、贫血等的发生机制；另一方面在动物实验层面，研究运动、药物对抗失重引起的这些生理变化的效果，以探寻有效的防护措施。研究中自主研发的模拟失重生物反应器、模拟失重大鼠训练装置等地面模拟失重设备，可为航天基础医学研究提供了有效的地面实验研究平台。承担了多项国家自然科学基金等项目，在国际著名期刊Acta Biomaterialia，Acta Astronautica等发表学术论文7篇，申请发明专利多项。
在生命保障研究领域，主要研究如何提供适合人类长期生存的航天器生态环境，尤其在空间生物再生式生命保障研究方向已建立起相应模拟空间环境，在大量的实验基础上凝练出关键基础性科学问题，提出了通过控制太空生态环境来保证空间飞行过程中人员健康的相关理论和方法。该方向一直与俄罗斯相关研究机构保持良好的实质性合作关系，研究水平在国内已处于领先地位。承担科技部重大国际合作等项目多项，发表高水平SCI论文10余篇，申请发明专利多项。