細胞增殖與分化教育部重點實驗室是經過幾代人經過三十多年的不懈努力而建立的。1978年，翟中和教授等在北京大學生物學系首建細胞生物學專業，并招收碩士研究生，主要從事細胞結構與功能方面的研究，做出了突出成績，于1985年獲批準成立細胞生物學博士點。1987年，北京大學生物學系細胞生物學被評為國家重點學科。翟中和教授也基于科研、教學、人才培養和學科建設等方面的成就，于1991年被評為中國科學院院士。在翟中和教授帶領下，經過許多人近二十年的不懈努力，細胞生物學科研、教學、人才培養和學科建設取得長足發展，于1998年建立了北京大學細胞生物學研究所，形成了一個設備優良、基礎紮實、梯隊合理、有高水平學科帶頭人和一批優秀學術骨幹的研究團體，在科研、教學和人才培養等方面做出了突出成績。自丁明孝教授于1999年主持“973”項目《細胞重大生命活動的基礎與應用研究》開始，整個研究工作開始轉向對細胞生命活動的綜合研究。之後的幾年間，不僅一批研究骨幹從國外陸續歸來，研究方向也适時地進行了互補性調整，從細胞增殖與分化系統研究入手，形成一個有機的科研群體，分工合作，更加适合現代生物學前沿課題研究和探索的需要。2005年始，由各位時任課題組組長（PI）組成的《細胞增殖分化系統研究》獲得國家自然科學基金委員會的創新群體基金的資助，研究方向進一步整合，科研和教學隊伍也進一步擴充。2009年重點實驗室通過驗收正式成立，這支隊伍既包括自己培養的在國際上具有競争實力的優秀人才，也包括近年從國際上引進的優秀專家學者。每位學者都有在國外工作數年的經曆和豐富的國際合作交流的經驗，各自在其研究的領域中均已做出了成績，當他們進入北京大學細胞生物學團隊後，作為研究群體的骨幹成員，快速建立了各自的研究平台，其研究内容更加深入，研究成果頻出。最近幾年，青年學者的加入使北京大學細胞生物學學科和實驗室建設更加顯示出旺盛的發展潛力。2016年和2021年細胞增殖與分化教育部重點實驗室通過了教育部對其下屬重點實驗室的五年評估，兩次均取得了優秀的好成績。自2005年12月實驗室批準立項以來，各課題組在國際知名雜志上發表文章已超過300篇，其中包括多篇Cell、Nature、Science等專業頂級雜志。

細胞增殖與分化教育部重點實驗室是在北京大學細胞生物學學科和實驗室建設的基礎上建立的。教材建設是實驗室的重點之一。由翟中和、王喜忠、丁明孝、張傳茂教授主編及多位實驗室成員參加編寫的《細胞生物學》教材已連續出版五版，發行量已超過100萬冊，為全國生物類教材中最具影響力的教材之一。目前有三百多所中國大陸高校正在使用該教材。該教材在台灣也由九州圖書文物有限公司出版發行了台灣版，供在台部分高校選用。

實驗室現有教授和研究員25人，副高級研究人員11人，中級研究人員2人。其中中科院院士1人，長江特聘教授4人，973首席科學家5人，傑出青年基金獲得者8人，青年千人5人，海外優青2人，分屬于不同的研究方向。

實驗室利用線蟲、果蠅、爪蟾、拟南芥、斑馬魚和小鼠等模式生物， 圍繞細胞增殖分化調控機制這一中心問題開展研究，使北京大學在該研究領域具有一個國際競争力的科研團隊，做出有重要影響的研究工作。率先在細胞周期調控和細胞的分化這一具有應用前景的基礎研究中取得重要進展，在腫瘤和細胞工程研究方面取得突破性成果。