北大中文系语言学实验室始建于1925年，当时名为“北京大学语音乐律实验室”，由刘半农（刘复）先生主持建立，并提出“鉴于研究中国语音，并解决中国语言中一切与语音有关系之问题，非纯用科学的实验方法不可”的实验室宗旨。刘复先生的《四声实验录》（1924）在国际上首次提出和证实了基频是声调的声学基础，这一发现是中国学者对世界语音学理论的重大贡献。
实验室至今天已有九十多年的历史，是中国成立最早的语音学实验室，涌现并造就了一批著名的教授 和学者，如刘复、罗常培、林焘、沈炯等。实验室的目的是建立一个以语言学为基础理论，以科学的方法为研究手段、培养语言学交叉学科研究生为目的的现代化实验室。目前北京大学中文系语言学实验室主要进行语音学、口传文化和中国传统乐律的教学和研究。
实验室有良好的基础设施和仪器，如，符合国际研究标准的录音录像室、录音录像设备、脑电仪（erp）、 眼动仪（eyetracker）、电子声门仪（egg）、气流气压计、鼻流鼻压计、动态电子颚位仪（epg）、 肌电脑电仪（emg）、计算机数字语图仪（csl）、语音分析合成软件（asl）、声门阻抗分析软件（egg program）、多维嗓音软件（mdvp）、嗓音音域分析仪（vrp）等。
实验室主要开设的本科生基础课程有：“实验语音学基础”“文学作品的量化”“中国有声语言和口传文化”等。主要的研究生课程有：“现代语音学研究方法”“语音分析与编程”“语音田野调查的理论与方法”“语言形态调查的理论与方法”“病理语言学”“汉藏语语音声学分析”等。
刘复时期主要是机械声学仪器，这一时期的代表性研究成果是《四声实验录》。上个世纪 70 年代到上个世纪末主要使用电子声学仪器，林焘先生等的《北京语音实验录》是这个时期的主要代表作。从本世纪开始，实验室主要采用医学生理设备和仪器，包括 x 光声道成像、声带高速数字成像、磁共振成像等，研究并建立了“汉语普通话声道发音模型”“声带振动的高速数字成像模型”“普通话动态唇形模型”等。这个时期的代表作是laryngeal dynamics and physiological model 和the physiological aspects of phonetics，实验室的最终目标是构建基于生理的“中华虚拟发音人”。
目前实验室正在进行的研究有“中国语言的语音多模态研究”“中华传统有声文化：音律、格律、曲律和乐律的研究”“中国文学史教学与研究平台”“语音病理自动检测与康复平台研究”等。