该实验室于2002年由科技部认定，依托于北京大学环境科学与工程学院，由朱彤教授担任主任。实验室积极吸引和培养国内外优秀人才，固定人员29名，平均年龄40岁，形成了一支以长江学者、百人计划研究员等为核心的高水平科研团队（如唐孝炎院士等领衔专家）。实验室以大气环境科学与污染控制为主要研究方向，率先提出“大气复合污染”概念，在国际上产生重要影响，致力于通过前沿研究解决国家重大环境问题。

特色研究方向：形成了大气环境化学、大气环境模拟与控制两大特色学科方向，聚焦大气细粒子污染、城市区域污染控制及大气复合污染等前沿问题研究。
先进技术平台：在“985”和“211”项目支持下，构建了集现场测量、实验室模拟和数值模型于一体的大气化学与环境研究平台。拥有外场实时在线观测、大气化学反应模拟、边界层风洞模拟、微气象通量测量等独特技术手段。
科研设施与网络：在北京大学及河北坝上建有城市与区域大气环境观测站，拥有流动观测集装箱实验室和环境健康流动观测车。实验室与欧盟、美、加、日等多国一流机构保持长期合作，为国家环境决策提供科学支撑。