北航高等理工学院（原高等工程学院）创办于2002年9月，2006年起设立博士生班（简称“高博班”）。2011年起承载教育部“基础学科拔尖学生培养计划”（简称“拔尖计划”）。
建院以来，始终坚持“强化基础、突出实践、重在素质、面向创新”的教育方针，全面实施导师制、书院制、小班化、个性化、国际化育人模式，在本科生和博士生培养方面推行了一系列卓有成效的改革，开创了一条符合人才成长规律、适应创新人才发展的拔尖人才培养道路，培育了一大批具有远大理想、高尚情怀、国际化视野和一流竞争力的创造型人才和学术领军人才，打造了北航高素质领军领导人才培养的“第一品牌”，赢得了教育界的广泛关注和良好的社会声誉。
学院目前拥有空天力学、计算机科学、华罗庚数学、物理学、化学5个“拔尖计划”2.0基地，与航空科学与工程学院、计算机学院、数学科学学院、物理学院、化学学院共同建设，建设了学校首批四个理工双学士学位复合型人才培养项目（简称“双学士学位项目”）。遵循基础学科拔尖人才成长规律，按照“扎实基础、理工融合、科教融汇、特色发展”总原则，培养在国家重大工程领域解决科学问题的未来杰出自然科学家。
院士领衔高水平育人师资团队，开设名家精品课、大师讲座课、微型研讨课，面向全校理工科专业选聘学生导师，实施团队化和本博贯通式长周期指导，实现拔尖学生全员参加科研创新活动。实施“国际化拔尖创新人才培养计划”，引进全球超一流高校前沿学术领域的知名教授课程和科研训练项目，邀请国际师资举办国际暑期学校、支持学生海外访学，实现拔尖学生国际化培养全覆盖。实行多元评价、动态流转，各阶段学制弹性、均设出口。原则上前三年内，完成培养方案相应要求且所有环节考核合格，可以获得推荐免试研究生资格、申请攻读博士。原则上八年内，达到毕业要求、符合学位授予条件，根据学科门类授予博士学位。
面向空天科技领域对力学拔尖人才的需求，依托北航力学和航空宇航科学与技术两个国家一流学科，集结基础力学国家级教学团队、国家工科基础课程教学基地（力学）、国家级航空航天实验教学中心等优势教学资源和流体力学重点实验室等国家级科研平台资源以及空天多尺度力学与热力学111引智基地等国家创新引智国际平台，培养继承“两弹一星”精神，具备“力学善行、原始创新、交叉辐射、引领空天”特质，具有卓越的科学洞察能力、自主创新能力、终身学习能力、批判思维能力和跨文化交流能力，致力于研究空天力学基础和前沿问题的应用力学家。 本科专业为工程力学，建有“信息与计算科学-工程力学”双学士学位项目。
面向计算机领域挑战性基础理论与卡脖子关键技术等国家战略需求，依托计算机科学与技术、软件工程两个“双一流”学科，充分利用软件开发环境国家重点实验室、虚拟现实技术与系统国家重点实验室等优势资源，培养具有坚实的数理基础、专业理论与工程能力，具有强烈使命感、思辨能力、协作精神及创新意识，具有良好的人文素养、国际视野并关注人类与社会，能逐步成长为计算机相关学科的创新人才，并跻身国际一流学者队伍或在产业内发挥引领作用。 本科专业为计算机科学与技术。
面向数学前沿和战略高科技领域的重大基础性和应用性问题，特别是航空航天领域的国家重大需求，由院士和国家级教学名师牵头，整合北航与中国科学院的优质师资，发挥教育部首批虚拟教研室——数学拔尖学生培养模式改革（华罗庚数学实验班）虚拟教研室优势，培养具有坚实数理基础、能够解决重大数学问题和引领时代发展的数学领军领导人才，培养具有空天报国的理想信念、深厚扎实的数理基础、交叉融合的学科背景、开放广阔的全球视野的高素质、复合型创新人才。 本科专业为数学与应用数学，建有“数学与应用数学-计算机科学与技术”双学士学位项目。
以国家重大战略需求为导向，依托国家创新引智基地、国际交叉研究中心等综合平台，发挥空间物理、量子物理、信息物理、能源物理等顶尖学科优势，培养厚植空天报国、探索物理学科前沿的使命担当，充分激发学术志趣和内在动力，培养具备坚实理论基础、出色实践与创新能力、宽广国际视野、勇攀科学高峰精神和应对人类未来重大挑战能力的未来物理学术大师和交叉学科领军人才。 本科专业为物理学，建有“物理学-微电子科学与工程”双学士学位项目。
面向国家重大战略需求、未来社会与科技发展需要以及化学学科国际前沿问题，以院士、国家级人才、教学名师为骨干，加强化学学科与北航材料科学与工程、航空宇航科学与技术等A+学科融合，依托航空科学与技术国家实验室（筹）、仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室等国家级和省部级科研教学平台，并与中国科学院理化所、国家纳米科学中心共同打造高端科教协同育人平台，培养具备坚实的学科基础理论和全面的实践技能，具有独立思考、创新精神、国际视野，解决卡脖子关键技术化学问题的拔尖人才以及未来引领化学交叉前沿领域的化学家。 本科专业为化学，建有“化学-能源与动力工程”双学士学位项目。
面向国家重大战略需求和国际学术前沿，着力培养具有坚实理论基础、独立创新科研能力、跨学科知识背景和跨文化交流能力的领军领导人才。从全校直博生和硕博连读学生中选拔约30人，实施个性化培养方案，采取导师制为主、高等理工学院和学生专业所在学院联合培养的模式，开展高层次、高质量的荣誉教育。以聘请校内外数学、物理等学科的知名教授小班授课，夯实数理基础，提升理论水平；以邀请国内外优秀学者来校和支持在校生参加国际交流，拓展研究思路，开阔国际视野；以加强跨专业、跨年级学生间的分享交流，促进学科交叉，激发创新潜能；以优化本博联动、校企合作等机制，培养领导能力，提升综合素养；以高博班党建工作站为依托，密切联系学校优秀青年教师，促进思想引领、学术引领双核发展。此外，高博班学生在学制内每月享受专门补助，并可申请学院专项基金以参与国际交流、参加学术会议、开展科研实践，表现优异者可获得学院专项奖学金，完善的奖助体系为博士阶段拔尖创新人才培养提供支持。
成立以来累计招生350余人，覆盖北航所有理工科专业。学生毕业时人均第一作者学术论文超过4篇，近四年有9人获北航“研究生十佳”称号，10余人获评校级及以上优秀博士学位论文，基于高博班的数理基础课程和多学科交流机制，多名学生在解决前沿科学问题和复杂工程问题时提出新思路、新方法，多篇研究论文发表在Nature Communication、Science Advances、PNAS、AM、CVPR等顶尖期刊或国际会议。历届学生坚持“把论文写在祖国大地上”，多人成为各级科学技术奖署名获奖人，研究成果为国防建设和国民经济发展做出贡献。毕业生中近80%进入国内外高等院校和科研院所工作，一大批青年拔尖人才崭露头角。
国际化发展以确立新方向、打造新品牌、实现新突破为目标，优化顶层设计、拓展合作平台、完善支持机制，不断提升学院的国际影响力和国际化人才培养能力。通过设立学院“国际化发展顾问委员会（ABID）”，逐步形成覆盖重点、以点带面、群策群力的国际化发展局面；通过持续开拓新的合作伙伴及合作形式，打造全方位、多层次、宽领域的国际合作格局；通过实施“致远”（国际发展支持）计划，覆盖人才成长全生命周期和国际化发展关键要素，为有志于国际化发展的优秀学生提供充分支持和有效帮助。
国际合作平台不断拓展，合作模式不断丰富，合作层次不断提升。建立了与美、加、法、英等4国15所世界顶尖高校及研究机构的深度合作，合作形式覆盖国际课程、假期学校、科研实习、联合学位等多种类型；学生参加国际交流交换的人次和类别逐渐增加，国际交流氛围日益浓厚，产生的影响也日益显著，学生在学期间国际交流经历比例和毕业出国赴名校深造人数持续攀升。本科生在校参加国际交流比例和毕业出国深造比例等多项指标，稳居全校前列；本科生近三年在学期间国际化经历比例超过55%，博士生从2015年至今保持100%。
