蒋梦麟对理科教师队伍进行彻底整顿，在实行教授专任制度的同时全部重新聘请教授。功夫不负有心人，北大网罗到一大批有名的专家和学者。蜚声国际数学界的大师、原哈佛大学数学系主任奥斯古德于1934年来到北大，即受聘北大数学系教授；哈佛大学博士江泽涵，1935年开始任北大数学系主任，他是我国拓扑学的先驱。
1933年，我国近代物理学奠基人之一饶毓泰开始任北大物理系主任，1936年起又兼任理学院院长；1934年，我国最卓越的物理学家吴大猷担任北大物理系教授，而从他的弟子中先后走出了郭永怀、马大猷、朱光亚、杨振宁、李政道等一大批中国最优秀的物理学家；曾昭抡是麻省理工学院博士，是我国近代教育的改革者和化学研究的开拓者，1931年北大聘请他为化学系教授、系主任；张景钺，我国植物形态学和植物系统学的开拓者，1932年开始任北大生物系主任；而在北大地质系，最早预见大庆油田的科学家谢家荣1935年起任系主任，可以说，北大的师资力量代表了这一时期中国的最高水平。
同时，北大教学硬件的建设成就卓著，新修的图书馆、地质学馆等为师生提供了良好的科研环境。到1935年，北大已建成实验室四十多个，实验仪器6716件，标本15788种，药品及实习用具三千一百多件，在当时被称