黄晓军于1987年毕业于中山医科大学医疗系；1992年获得北京医科大学获医学博士学位；1997—1998年在美国阿尔伯特·爱因斯坦医学院肿瘤研究中心从事血液恶性肿瘤新的研究；2005年任北京大学血液病研究所所长 ；2007年获得“国家杰出青年科学基金”资助；2012年入选“科技北京百名领军人才”；2013年入选“国家百千万人才工程”；2017年3月入选“中国十大医学新闻人物”；2022年当选为中国医学科学院学部委员；2023年当选法国国家医学科学院外籍通讯院士；2023年11月，当选为中国工程院院士。
黄晓军教授长期聚焦白血病等其他恶性血液疾病的前沿研究和临床，创建骨髓移植中国科学新方案—“北京方案”，解决了“供者来源匮乏”这一世界性医学难题，使亲属成为移植供者的概率由不足25%上升至接近；显著提高了患者生存，使半相合移植白血病的3年生存率从约20%升至70%左右。北京方案改变了世界半相合移植“不可逾越”的传统观念，使半相合移植成为白血病一线方案，促进了全球白血病和骨髓移植学科的在近20年的长足进步。
造血干细胞移植是白血病的有效方式,供者来源缺乏是一世界性难题，北京大学人民医院黄晓军团队在自创的粒细胞集落刺激因子诱导免疫耐受的基础上，对单倍体移植技术的多个方面进行了创新与改进，形成国际公认的原创非体外去T单倍体造血干细胞移植体系——“北京方案”；“北京方案”白血病取得与同胞全合一致的疗效。２０１６年，该方案被世界骨髓移植协会推荐作为全球缺乏全相合供体的移植可靠方案；该方案还被写入国际骨髓移植教材，并被美国、英国等国骨髓移植相关指南引用。
2007年担任国家杰出青年科学基金项目负责人，创新团队带头人。负责承担国家自然科学基金国家“863”基金、“985”基金、北京大学211基金、卫生部基金、教育部博士点和“新世纪人才”等多项基金。发表论文100多篇，综述10多篇，专著10部。1996年被评为硕士研究生导师，1999年获北京市医务工作者，2003年获北京市五、四青年称号，被评为博士生导师。2005年被评为教育部“新世纪人才”。在2006年获中华医学科技奖二等奖，2008年卫生部吴杨奖获得者，2008年中国医师奖获得者。