国际合作联合实验室的培育过程经历了初步接触、深入了解、联合研究、全面合作几个阶段。北京大学环境科学与工程学院与德国于利希研究中心的合作始于上世纪90年代初。双方就大气自由基、臭氧、挥发性有机物的测量和环境影响开展了一些联合研究，并互派人员（德方Andreas Voltz-Thomas教授，中方邵可声教授、邵敏教授、曾立民教授）进行交流。进入本世纪后，随着国家对区域污染防治的重视程度和科研投入的提升，以及在中德两国经贸、能源、环境领域全面深化友好合作的大环境下，双方的合作也大踏步向前迈进。
2004年10月至11月：于利希研究中心提供人员与设备参加北京大学组织的国内首个国际合作区域大气污染综合外场观测实验（长江、珠江三角洲地区土壤和大气环境质量变化规律与调控原理-01子课题：区域大气复合污染的立体观测及污染过程），其对光解速率常数（即大气化学反应的驱动能力指标）的高质量测量较好地服务了后续的观测数据综合分析工作，为项目产生的若干篇高水平SCI文章（2篇Atmospheric Environment，1篇Journal of Geophysical Research）提供了良好的关键数据保障。
2005年初：时任北京大学环境科学与工程学院院长张远航教授与于利希研究中心对流层研究所所长Andreas Wahner教授代表中德双方就开展大气和水污染合作研究进行了讨论，就近期联合研究珠三角和京津冀区域大气污染形成机制达成了协议，包括联合培养博士生、联合开展大气自由基化学理论研究、联合组织大型综合外场观测实验等。
2005年10月至2006年6月：北京大学选派两名博士生（陆克定、李歆）前往于利希中心系统学习大气HOx自由基、以及气态亚硝酸的测量技术，学习德方在臭氧和氮氧化物测量质量保证与质量控制方面的经验。标志着双方深入合作的开始。
2006年6月至9月：依托国家科技部973项目（长江、珠江三角洲地区土壤和大气环境质量变化规律与调控原理-01子课题:区域大气复合污染的立体观测及污染过程）和北京市科委（北京与周边地区大气污染物输送、转化及北京市空气质量目标研究）的大力支持，双方联合各方力量，分别在珠江三角洲和北京地区组织了PRIDE-PRD2006和CAREBeijing2006两次大型综合外场观测实验，参与单位包括德国马谱化学所、德国莱比锡对流层研究所、台湾中央研究院、香港科技大学、中国科学院等国内外知名研究机构。首次在国内重点大气污染地区对大气HOx自由基、关键痕量污染气体（臭氧、活性含氮化合物、挥发性有机物、一氧化碳等）、大气气溶胶的理化性质和关键气象参数进行了高时间分辨率、高精准度的系统测量。该综合观测平台（即超级观测站）的仪器和人员配置已达到甚至超越了当时的国际先进水平，为国内随后广泛开展的大气超级观测站建设起到了重要的示范作用，有效提升了北京大学组织开展大型综合外场观测的能力。标志着双方的合作产生了阶段性成果，为后续合作奠定了坚实基础。
2006年10月至2009年6月：针对上述两次综合外场观测实验，双方互派博士生和研究人员，联合开展深入细致的数据分析和挖掘工作。研究成果共形成刊登在Science, Nature GeoScience，Atmospheric Chemistry and Physics, Journal of Geophysical Research等高水平期刊的学术论文20余篇，极大巩固了北京大学在国内大气污染研究领域的领先地位，提升了于利希研究中心对流层研究所在欧盟内部的学术知名度。其中，针对大气HOx收支的外场观测和理论研究在国际上产生了极大反响，使北京大学大气自由基化学研究团队进入国际高水平“自由基化学研究俱乐部”。
2008年6月至12月：于利希研究中心Andreas Wahner教授、Theo Brauers研究员、Birger Bohn研究员、Robert Wegener研究员参与北京大学组织的CAREBeijing2008（北京与周边地区大气污染物输送、转化及北京市空气质量目标研究）和PRIDE-PRD2008（重点城市群大气复合污染综合防治技术与集成示范）大型综合外场观测实验，协助开展观测点位选择、观测方案设计、挥发性有机物和光解速率的在线测量等方面的工作。
2008年6月至2009年8月：增派两名博士生（杨强、赵德峰）前往于利希研究中心，在巩固气相化学联合研究的基础上，开拓非均相化学研究方面的合作。其中，赵德峰与德方Thomas Mentel研究员合作开展的二氧化氮在矿质气溶胶表面转化生成气态亚硝酸的研究，其高质量的研究成果得到了业界专家的一致好评，成果发表于Atmospheric Chemistry and Physics期刊。
2009年12月：聘任于利希研究中心Franz Rohrer研究员担任北京大学环境科学与工程学院讲座教授，并重点教授如何开展大气化学过程的计算机模拟以及大气监测数据的统计分析，有效提升了学生在挖掘数据信息方面的能力。
2010年7月至2012年3月：与于利希研究中心首批联合培养的博士生陆克定、李歆顺利通过博士论文答辩、获得博士学位，二人随后前往于利希研究中心进行博士后研究工作，博士和博士后期间的合作研究成果发表了2篇Science文章和2篇Nature GeoScience文章。2011年3月至2012年3月，选派博士生李云鹏前往于利希研究中心与 Hendrik Elbern教授就区域尺度上二次有机气溶胶的生成模拟开展联合研究，双方合作扩展至区域空气质量模式模拟方面。
2011年6月：与于利希研究中心达成协议，共同对现有的大气HOx自由基测量系统进行升级改造，实现测量系统的小型化、模块化，以适合在多种平台（地面超级观测站、齐柏林飞艇、喷气式商务机等）上开展稳定测量。双方合作进一步拓展至关键监测技术研发。
2011年9月至2015年1月：与于利希中心在欧盟“框架7”协议AMIS项目的支持下，开展了广泛的人员交流与博士生联合培养工作，平均每年进行约20人次的交流，推动了双方在大气化学反应机理、先进测量设备研发方面的进步，提升了北大学生的国际交流与创新能力。
2012年9月：陆克定博士受聘为北京大学“百人计划”研究员，2012年至今，已参与和主持了若干省部级和国家级科研项目，累计发表包括Nature子刊在内的高水平论文20余篇，并于2015年获得国家“优秀青年基金”支持。双方在青年人才培养方面已结出硕果。
2012年10月至2013年2月：于利希中心对流层研究所接受管理机构德国亥姆赫兹基金会的五年度评估，联合实验室的合作研究工作作为被评估内容之一，其所取得的成效得到了国际同行专家的一致好评。于利希研究中心对流层研究所也被国际专家评为全球大气化学研究领域最具竞争力的研究所之一。
2014年3月：与于利希研究中心合作顺利完成国内首套基于激光诱导荧光法的大气HOx在线测量系统的搭建，经过严格的测试和表征，证明其对HOx自由基的测量精度和选择性已达到国际先进水平，北京大学成为全球7个具备测量大气HOx自由基的单位之一。
2014年12月至2015年3月：与于利希研究中心联合完成高效二氧化氮转化炉的设计改进与测量表征，经过后续多次联合外场观测期间的测量比对，完成对转化炉的测试与定型。经国内外同行专家评估，该转化炉性能处于国际领先水平，应用该转化炉能极大提高二氧化氮测量的准确度。
2014年6月：于利希研究中心Andreas Wahner教授受聘为北京大学特聘教授，积极参与北大的研究生教学工作和北大在国内举办的若干暑期学校的教育工作。其特有的启发式教学，极大提升了学生们对大气化学与物理的兴趣和学习能力。
2014年6月至2016年3月：在国家自然科学基金委和中国科学院先导专项的支持下，双方主持分别在河北望都县和北京怀柔区开展了针对区域大气污染中大气氧化性变化与雾霾生成机制的大型综合外场观测实验。实验规模与仪器设备配置均达到国内外首屈一指，一定程度上实现了由自由基参与的分子反应、到分子团簇形成、到颗粒物成核-增长、直至颗粒物爆发性增长和雾霾形成的从微观到宏观的全过程动态跟踪。使北大区域大气污染研究的技术能力上到一个新的台阶。
2015年9月至2017年4月：围绕在国内组织的数次大气复合污染形成机制的外场观测实验，与于利希研究中心互派研究生和研究人员（5人次/年），共同开展深入细致的数据分析、实验室模拟研究、以及文章撰写工作，共形成高水平学术论文8篇。
2016年4月：双方联合在“欧洲地球物理学会年会”上组织关于亚洲空气污染的专题讨论会。讨论会吸引了欧美和我国大气科学研究领域的大批顶尖专家和中青年学者，讨论会反响热烈，大会主办方已决定将此专题讨论会做为每年的固定项目，并继续交由双方联合组织。
2016年10月：基于双方在09年和14年签署的合作协议，经过近5年的培育和筹建过程，“北京大学-于利希大气化学国际合作联合实验室”在双方正式挂牌成立。
2017年5月：为推动“北京大学-于利希大气化学国际合作联合实验室”合作研究工作的深入开展，于利希研究中心对流层研究所向德国联邦教研部（BMBF）提出申请、并获得其长期的专项资金资助，用于联合实验室参与双方的人员交流、合作研究。
2017年10月：双方联合举办第二届“Jülich Day”学术交流活动，旨在推动中德高等院校和科研单位在科技领域的合作与交流，为中国学者创造参与国际合作的良好环境。此次“Jülich Day”活动围绕中方与于利希研究中心的科研合作，就现状与未来、成功案例、经验分享等方面开展了广泛的交流与研讨，将进一步增强各科研机构及专家学者之间的双边和多边合作，发掘新的合作研究方向，推动我国基础科学研究和新技术与新材料研发的进步。
2018年8月：为落实中德双方在环境保护等领域的双边协议，寻找重点资助对象和具体领域，德国联邦教育及科技部（BMBF）组织专家团访华考察。代表团访问北京大学，希望深入了解北京大学在大气化学研究领域的发展现状与未来规划和对中国大气污染持续改善方面的主要贡献，以及北京大学与于利希研究中心在“区域污染控制国际合作联合实验室”框架下的合作进展。双方围绕大气化学研究与气候变化等领域的相关问题开展讨论交流，达成基本共识，未来可依托北大-于利希国际联合实验室合作开展气候变化方面的研究。本次交流研讨为IJRC开展高水平的科学研究、解决大气化学领域的关键科学问题奠定了良好的基础，有利于持续巩固北大和于利希联合研究中心在大气污染机理研究方面的引领优势。
2019年3月：教育部组织专家考察并通过了“区域污染控制国际合作联合实验室”（IJRC联合实验室）的立项申报，联合实验室正式进入立项建设阶段，建设为期三年（2019年4月至2022年4月）。这标志着双方的合作受到了中德两国教育部门的认可和支持。
2019年9月：“区域污染控制国际合作联合实验室”成立大会暨第一届学术委员会在北京大学环境科学与工程学院召开，会议围绕联合实验室未来几年的发展计划和深化合作机制展开积极探讨，就加强科研合作、学生联合培养、人才队伍培养、促进文化深层交流等建设目标达成一致，充分发挥联合实验室服务于我国区域污染控制重大战略需求的作用，并以此为立足点为全球环境治理做出贡献。来自中德双方的联合实验室成员，以及合作伙伴南京信息工程大学的相关专家等70余人次参加了此次会议。
近年来：鉴于大气与水在区域污染防治中具有密不可分的联系，经过长时间的培育，双方商议将已有的合作拓展和深入到水-气界面污染物相互转化以及与全球变化密切相关的温室气体研究领域，并充分利用于利希中心在化学与生物检测分析的传统优势及北京大学近年来开展的世界大河全物质通量研究优势，推进引领学科领域国际前沿的创新性合作模式。
从2006年双方开始深入合作至今的十多年来，已建立起了极好的互信和共享机制，联合完成国家级项目5项、省部级项目2项、欧盟重大研究项目1项、正在联合开展国家和省部级科研项目9项，联合在SCI期刊Atmospheric Chemistry and Physics主持专刊1部，联合发表SCI文章60余篇。
