歷史沿革
1957年初，為了適應經濟與國防建設的需要，培養新興科學技術中有關力學及計算數學方面的專業人才，在錢學森先生的倡導下，成立了工程力學研究班，錢偉長教授為首任班主任，郭永懷教授和杜慶華教授為副班主任。工程力學研究班共辦了3屆，畢業生323人，其中大多數成為了我國力學學科教學和科研的骨幹力量。
為了滿足日益發展的國防與國民經濟對力學人才的需求和高校對高質量力學教師的要求，1958年7月3日，清華大學1957～1958年度第七次校務行政擴大會議決議，成立工程力學數學系。設立流體力學、固體力學和計算數學三個專業，相應建立了三個專業教研組，學制為六年。
工程力學數學系是以數學、物理、力學等基礎學科為基礎，研究技術科學理論，又與生產實踐相結合，解決工程設計提出的問題，培養有社會主義覺悟、又紅又專的力學和計算數學人才。
1960年5月，學校考慮到技術科學的共同性質、促進航空航天項目的進展，又將動力機械系的工程熱物理專業調整到工程力學數學系（註：工程熱物理專業的前身為1955年成立於動力系的工業熱工專業。1957年春學校決定停辦工業熱工專業，並改為成立面向軍工服務的熱物理專業，代號410。1958年2月熱物理教研組在動力系館正式成立。）。1961年根據國家的需要成立了固體力學專業、一般力學專門化。這時的工程力學數學系有四個專業和一個專門化；有五個專業教研組即610，620，630，640與650教研組和六個實驗室。後來取消了代號，相應地稱為流體力學、固體力學、計算數學、工程熱物理和一般力學五個教研組。
“文革”期間，從1969起先後分別將計算數學調整到計算機科學與技術系和套用數學系；一般力學調整到精密儀器系，工程力學數學系改名為工程力學系。直到1978年，一般力學又調回到工程力學系。在1972-1976年期間，先後招收了5屆工農兵學員總計363人。
1977年恢復高考招生制度。工程力學系流體力學、固體力學和工程熱物理專業恢復招收本科生，學制五年。同年開始規模招收碩士研究生，學制2-3年。
1980年固體力學、流體力學專業開始招收博士研究生。
1982年基礎課委員會中的理論力學和材料力學兩個教研組與工程力學系合併，從此工程力學系又承擔起全校力學課程的教學任務。
1983年為更好的開展科學研究工作，成立了工程力學研究所；工程熱物理專業與熱能工程系聯合成立熱能工程與工程熱物理研究所。
1985年從科學發展和社會需要出發，將流體力學和固體力學專業合併為工程力學專業。為進一步適應國民經濟發展的需要和高科技對力學人才的要求，從1990年起，確定在本科招生中，力學系的專業改寫為，工程力學（工程力學與計算機套用）及工程熱物理（熱科學、熱能技術與控制）兩個專業。主要培養力學及其相關的工程設計、新技術開發以及高新技術相結合的工程力學，工程熱物理和計算機套用人才。
到1991年，全系設有七個教研組，設有包括六個研究室的工程力學研究所，還有地震波勘探開發研究所，以及有裝備了現代化設備的十個實驗室和計算機室。固體力學、工程熱物理被評為全國重點學科。
1993年破壞力學實驗室成為國家教委開放研究實驗室。
1996年力學學科被首批批准按一級學科行使學位授予權。
1998年全面實行本科-碩士統籌培養計畫，當年力學系有41名同學納入本碩貫通培養計畫。工程熱物理專業獲得動力工程及工程熱物理一級學科博士學位授予權（與熱能系共建）。
1999年逸夫技術科學樓建成，工程力學系遷入，教學和實驗條件獲得了極大改善；實行了系管教學，將教研組改為研究所，相繼成立了固體力學、流體力學、工程熱物理、工程動力學研究所。國家教委開放研究實驗室“破壞力學實驗室”更名為“破壞力學”教育部重點實驗室，2009年更名為套用力學實驗室。在全國首批百篇優秀博士論文的評選中，力學系有兩篇博士論文入選。
2001年在教育部重點學科的評估工作中，固體力學列一級學科（力學）第一，流體力學列二級學科第一、一級學科第六，工程熱物理專業（與熱能系共建）列一級學科（動力工程及工程熱物理）第一。與華南理工大學和北京工業大學三校聯合組建"傳熱強化與過程節能"教育部重點實驗室。
2002年增設國防定向的“飛行器設計與工程”專業，招收21名國防定向生；
2003年與熱能系共建‘煤的清潔燃燒技術教育部重點實驗室’。
2003年成立了“傳熱與能源利用”北京市重點實驗室。
機構設定
固體力學研究所
歷史發展：清華大學固體力學學科是我國著名力學家張維、杜慶華、黃克智等教授創建的，是全國首批博士點和重點學科。歷經幾代清華人的辛勤耕耘，發展成為凝練力學學科的平台，創新力學科研的基地，培養力學人才的搖籃。1999年正式成立了固體力學研究所英文簡稱ISM，前身為固體力學教研室），它是固體力學重點學科的主要依託單位。該研究所是國內外高校該學科最大的團隊之一，學術梯隊完整合理、學科覆蓋面寬廣齊全。ISM承擔著本專業本科生、碩士生和博士生的教學和科研任務。其宗旨是：研究工程材料、工程結構和高技術結構（如：航空航天結構、電子元件結構和其它能源結構等）的破壞行為，探索其中蘊含的力學規律，為設計和改進具有更卓越力學行為和可靠性的工程材料和高技術結構提供理論基礎與準則，並為國家培養出高層次、高素質的創新性專業人才。ISM的發展目標是：建成先進的理論、計算和實驗環境，通過開放和流動聯合的運行機制，在研究工作、人才培養、國內外合作交流和學術活動等方面都達到國際一流水平，建成國際上有重要影響和學術地位的一流研究所。
流體力學研究所
清華大學航天航空學院工程力學系流體力學研究所是流體力學科學研究和學術型人才的重要培養基地，是 1958 年在由錢學森、郭永懷和錢偉長等創辦的“工程力學研究班”的基礎上建立的，具有碩士、博士學位和 一級學科學位授予權。本研究所的主要研究方向有：湍流、計算流體力學、航空航天流體力學、非牛頓及生物流體力學、工業及環境流體力學、微尺度流體力學、實驗流體力學等。流體力學研究所在教學、人才培養和學術研究等方面形成了工偏理的獨特風格，並取得了顯著成果：
在學術隊伍建設方面，建立了一支包括長江學者和傑出基金獲得者在內的十分活躍的教學科研隊伍；
在人才培養方面成績卓著，為航空航天、國防、國家機關、高校、國有大中型企業等重點部門培養了大批優秀人才；
在基礎研究方面取得了一系列新成果，在J Fluid Mech、Phys Fluid s 和 J Comput Phys 等本學科重要國際刊物上發表的論文數在國內名列前茅；
在流體力學工程套用和成果轉化方面成效顯著，擁有多種先進設備和多項國際發明專利；
在科技合作方面，與國內外著名企業和學術機構建立了密切的合作關係，設有清華-SMC氣動技術中心，並牽頭成立了清華—GE推進與動力技術研究中心；
在 2001年重點學科申請通訊評審中，名列全國同類學科點首位。流體力學研究所將不斷努力，把本學科建設 為國際一流水平的流體力學研究、人才培養基地和具有一定國際知名度的學科點。
工程熱物理研究所
289469518工程熱物理學科創建於1958年。1988年被評為國家重點學科，1998年獲得一級學科博士學位授予權，並設有博士後科研流動站。2001年以全國第一名的成績再度被評為國家重點學科。2003年在全國一級學科評估中獲得第一名。2004年為適應國家對航天航空事業發展的需要，清華大學工程力學系工程熱物理研究所整體進入清華大學航天航空學院。
在保持工程熱物理學科優勢的同時，研究領域進一步向航天航空拓展，現研究方向為如下四個方面：
1、航天航空領域熱科學與技術研究。如航天航空器推進技術，航天飛行器及其載荷的熱控制與熱管理，航天航空材料熱物性及其測試技術等。
2、能源領域熱科學與技術研究。如節能技術，餘熱回收，能源環境、經濟、效率評估，清潔燃燒技術等。
3、傳熱基礎研究。如強化傳熱新理論、微納米傳熱、分子動力學模擬等。
4、燃燒基礎研究。如催化燃燒、湍流多相流動與燃燒、清潔燃燒基礎等。
289469518本研究所設有三個教育部、北京市重點實驗室和一個國際合作實驗室，即傳熱強化與過程節能教育部重點實驗室、傳熱與能源利用北京市重點實驗室、3E能源北京市重點實驗室、清華—大金R&D中心。
目前研究所的教學科研隊伍共21人，其中具有博士學位的12人，中國科學院院士1人，教授及博士生導師7人，副教授及高工10人，講師、工程師3人。此外還有兼職教授4人，外籍客座教授3人。
2004年度本研究所承擔的科研項目包括973項目（含子項目）共6項，863項目5項，國家重大科技攻關項目4項，國家自然科學基金重大項目1項，國家自然科學基金重點項目2項，國家自然科學基金面上項目9項，國防科研項目4項，國家其它重大科技項目1項，博士點基金項目2項，國際合作項目3項，其它科研項目5項。在研項目總經費為1926萬元。
“基於場協同理論的傳熱強化技術及其套用”獲2003年度教育部推薦國家科學技術獎科技進步一等獎，並被推薦申報2004年度國家科技進步一等獎。2003年發表論文131篇，其中SCI收錄31篇， EI收錄26篇，ISTP收錄13篇。獲授權專利6項。目前本研究所承擔培養的本科生100餘人。2003年度獲全國優秀博士論文1人。
生物力學與醫學工程研究所
生物力學和醫學工程是 21 世紀醫學和生物學發展中的新興力量， 是當今力學學科發展的新的驅動力和生長點 ，涵蓋 生物、醫學、物理、化學、材料、力學與工程學等多個學科，研究不同尺度生命體的結構、性能、功能、運動及其相互關係等。
清華大學生物力學與醫學工程研究所的前身是成立於 1979 年的清華大學工程力學系生物力學實驗室，時任實驗室主任為席葆樹教授。實驗室最早從人工心臟瓣膜的疲勞研究開始，相繼開展了植物生物力學、生物與仿生材料力學、分子、細胞力學、中醫脈象、運動生物力學等的研究。
2006年1月19日正式成立生物力學與醫學工程研究所（Institute of Biomechanics and Medical Engineering, 簡稱IBME）。目前的主要研究方向有：生物力學、細胞與亞細胞尺度生物力學、生物材料力學與仿生學、醫學工程、生物流體力學與生命熱科學、航天航空領域的生物力學與醫學工程問題等。
