歷史變革
機械工程系淵源於1932年成立的清華大學工學院機械工程學系，是清華大學最早成立的工科系之一，也是我國歷史最悠久的工程學科院系之一。
1932年夏，清華大學成立工學院，下設機械工程學系、土木工程學系、電機工程學系。機械工程學系以“造就各項機械工程專門人才，適應國內社會需要”為宗旨，設定了3個學科組，即原動力工程組、機械製造工程組、飛機及汽車工程組，經多年的發展和調整，逐步形成清華大學目前的機械工程系、精密儀器系、熱能工程系、汽車工程系和工業工程系。
1937年－1945年抗戰期間，機械工程學系隨學校南遷，先後在長沙臨時大學和西南聯合大學辦學，1946年回到北京清華園。
1952年，全國高等學校院系調整，北京大學和燕京大學的機械工程學系併入清華大學機械工程學系，並取消學院建制，同時機械工程學系分為機械製造系和動力機械系。
1960年，機械製造系分為精密儀器及機械製造系和冶金系。冶金系以熱加工專業為主，並在1978年更名為機械工程系。精密儀器及機械製造系以冷加工和精密儀器專業為主，並先後改稱精密儀器系（1971年）、精密儀器與機械學系（1984年）。兩系陸續建成了一批國家和省部級教學科研基地，包括摩擦學國家重點實驗室（1988年）、CIMS國家工程研究中心（1992年，與自動化系共建）、國家工科機械基礎課程教學基地（2004年）、國家機械工程實驗教學示範中心（2007年）、先進成形製造教育部重點實驗室（2007年）、精密超精密製造裝備及控制北京市重點實驗室（2012年）。
1988年，機械工程系部分教師轉入學校新成立材料科學與工程系。
1996年，精密儀器與機械學系、機械工程系、汽車工程系聯合成立機械工程學院，之後工程力學系、熱能工程系、工業工程系、基礎工業訓練中心也分別併入機械工程學院。
2001年，精密儀器與機械學系和機械工程系部分教師轉入學校新成立的工業工程系。
到建系80周年（2012年）時，清華大學的機械工程學科的教師分布在機械工程學院的機械工程系、精密儀器與機械學系、汽車工程系中，他們在機械工程領域的各自主攻方向上均取得了突出的成績，為我國機械工業的進步做出了積極貢獻。
2012年12月，為進一步凝聚清華大學機械工程學科的師資隊伍，促進清華大學機械工程學科的快速協調可持續發展，由原機械工程系和原精密儀器與機械學系中機械工程學科教職工組建新的機械工程系。
2013年10月，由清華大學牽頭，聯合西南交通大學、天津大學、中國科學院蘭州化學物理研究所、機械科學研究總院、上海汽輪機廠（有限公司）、武漢重型工具機（集團）有限公司、成都飛機工業（集團）有限責任公司、貴州黎陽航空動力有限公司、上海微電子裝備有限公司、中芯國際積體電路製造有限公司等單位組織成立“尖端裝備跨尺度設計製造協同創新中心”。
新的機械工程系匯集了清華大學機械工程學科的精英力量，包括中國科學院院士3人，中國工程院院士2人，國家“千人計畫”教授3人，教育部“長江學者計畫”特聘教授6人，國家傑出青年基金獲得者6人，教育部教學名師獎獲得者1人，在職教授42人，副教授61人。教職工人數總計157人。
80年的風雨歷程鑄就了清華大學機械工程系的輝煌。如今，新的機械工程系正秉承光榮的發展傳統，以嶄新的姿態創造更加美好的未來。
清華大學機械工程系
清華大學機械工程系主要成就
在上世紀50年代末期，在用高效電渣焊解決軋鋼機架大型結構的製造及電渣焊技術的研究與推廣方面在全國居主導地位，同時，在對球墨鑄鐵的理論和套用研究以及大型水壓機的研究等方面也取得了重大成果。
在上世紀60年代，參加完成了我國第一台核反應堆池殼的焊接製造任務，並與企業合作設計製造了我國第一台真空電子束焊機。
改革開放以來，機械工程系所擁有的鑄造、鍛壓、焊接、金屬材料及熱處理這4個學科均成為1981年我國的首批博士點，其中焊接學科於1988年被評為全國首批重點學科。在大型鑄鍛件成形過程模擬技術和質量控制、新型 MIG焊接電弧控制法、大型鋼絲纏繞預應力壓機、奧貝體球墨鑄鐵磨球、逆變弧焊電源等方面均取得重大成果，獲國家級獎勵16項，如新型 MIG焊接電弧控制法獲國家發明一等獎(1984)、FG及F-FG密柵雲紋版分別獲國家發明三等獎(1981)和二等獎（1984）、造型材料發氣性能測試方法及儀器獲國家發明三等獎（1987）、大型鋼絲纏繞預應力系列壓機獲國家科技進步三等獎(1998)。
早在1958年，研製了我國第1台數控工具機，與美、蘇、日並駕齊驅。60年代，研製了我國第1台劈錐銑，為國防作出貢獻。70年代，研製開發了分步重複自動照相機、圖形發生器、光刻機、電子束曝光機工件台等半導體設備，其中“分步相機”套用於全國100多個廠家，受到好評；研製了多種磁碟測試儀器，促進了我國電子工業的發展。“七五”、“八五”期間，面向大型機械製造業的大尺寸測量研究達到世界先進水平，研製的大型電站發電機組狀態監測與故障診斷系統獲國家科技進步三等獎並得到推廣套用，光/熱效應型可直接改寫光碟技術研究獲得國家發明二等獎。90年代，建成了我國第一個CIMS 實驗工程中心，獲得美國製造工程師學會（SME）頒發的“大學領先獎”；摩擦學國家重點實驗室的基礎研究成果達到國際先進水平，微米、納米技術也取得了國際水平的研究成果。
1997年國務院學位辦公室對所有學科進行了調整，新整合的“材料加工工程學科”於2001年參加學科調整後的首次全國重點學科評選，以滿分的成績位居本學科全國第一名。2004年在學科整合的基礎上成立了“清華大學先進成形製造重點實驗室”，2006年2月經教育部組織的專家論證，成立了“先進成形製造教育部重點實驗室”(籌)。目前機械工程系正依託學科的發展和先進的實驗平台，實現其發展目標：使得機械工程系在學術方向、學術聲譽、研究水平、研究隊伍、人才培養、實驗裝備、研究經費等方面在國內本領域中具有整體領先水平和綜合優勢，取得在國際學術界具有重要影響的科研成果，並為國民經濟建設、重點項目和重點工程做出貢獻，為國家培養出多樣化的高素質創新人才。
培養
機械工程系培養的本科生專業為機械工程及自動化（四年學制，授工學學士學位）；工學博士研究生學科與專業為材料科學與工程（包括材料加工工程、材料測量與檢測技術），其中，材料加工工程是全國重點學科，並在2002年全國學科評估中名列第一。2007年，所在學科材料科學與工程進入全國首批一級重點學科 (排名第1)。
另外，機械工程系還可以培養材料工程和機械工程兩個領域的工程碩士，並設有“材料科學與工程”博士後科研流動站。
根據機械工程系所在學科的國內外發展現狀和自己的特點，確定了“最佳化知識結構、加強能力培養、提高整體素質”的指導思想，並據此制訂塑造高素質人才的培養計畫；特彆強調基礎知識的學習，同時還要拓寬專業口徑、增強專業知識的適應性；根據學科發展需要還特別開設了一些新課程；根據計算機技術、信息技術、材料與機械工程等學科交叉滲透相互結合的趨勢，不斷更新教學內容；對於本科生，除在數、理、化、力學、外語、計算機方面有較高的要求外，還在機械設計、電工與電子技術、材料加工工程、工業工程、信息管理、自動控制、機電一體化以及人文社會科學等方面加大教學力度，同時注重學生的能力培養，通過綜合性實驗課程、課外科技活動、專題訓練、生產實習等實踐環節培養學生解決實際問題的能力。對於研究生培養，根據本學科發展的特點，我們確定出多樣化高層次人才培養的幾種模式，即：基於基礎研究培養具有原始創新能力的人才、基於交叉領域研究培養具有集成創新能力的人才、面向重大工程培養具有套用型創新能力的人才，同時努力營造一種教書育人的環境，對於處於不同階段的研究生，分別進行培養和學位方面的指導，將培養與育人結合起來，將學位論文工作的引導與研究生綜合素質的培養結合起來。
自新中國成立以來，機械工程係為國家建設造就了大批優秀人才，並為製造業的發展做出了重要貢獻，培養了近7000餘名本科畢業生、1300多名碩士、370多名博士，已畢業的學生中：當選中國科學院院士、中國工程院院士、任大學校長（書記）或副校長（副書記）、擔任大型企業負責人以及各省部委要職人員的有數十人，有3人獲中國有突出貢獻的博士學位獲得者，有2人被評為國家有突出貢獻的中青年專家，有1人獲中國青年科技獎，有1人獲國家傑出青年基金資助，有1人為長江學者，有1人入選“新世紀百千萬人才工程”國家級人選，有1人獲教育部青年教師獎，有1人入選教育部“新世紀優秀人才支持計畫”。中國近代力學之父，中國科學院院士錢偉長，機械學家和機械工程教育家劉仙洲等曾執教於清華大學機械系。我系廣大畢業生在高等院校、科研院所和國民經濟各部門發揮了重要作用。機械系為國家培養了大批的科技、教育和政要人物，如中國工程院院長周濟，國家自然科學基金委員會黨組書記、主任楊衛等，原全國政協副主席、廣東省省長葉選平，廣西自治區政府副主席趙維臣，第十屆全國政協常務委員，曾任中央紀委、中央組織部第一巡視組組長，中央紀委、中央組織部第五巡視組組長張德鄰。
研究機構
摩擦學研究所
摩擦學研究所是清華大學摩擦學國家重點實驗室的中心實驗室。研究所的主要研究方向包括摩擦學理論與技術、機械錶面/ 界面科學與性能控制、生物摩擦學、微納製造理論與技術等。研究所目前有在職人員29 人，其中教授/研究員8 人，副教授/副研究員14 人，講師/ 助理研究員3 人，實驗技術人員4 人。研究人員中有博士學位者23 人，占固定人員總數的81 %。研究所擁有中國科學院院士2 人、長江學者特聘教授4 人、國家傑出青年基金獲得者4 人、優秀青年基金3 人、中組部青年拔尖人才1 人、青年千人計畫1 人、教育部新世紀優秀人才7 人等各層次人才。
清華大學摩擦學國家重點實驗室是經原國家計委和原國家教委批准建設的國家重點實驗室。1986年開始籌建，1988年11月通過驗收。實驗室實行學術委員會指導下的實驗室主任負責制。經教育部批准，實驗室現任主任由清華大學雒建斌教授擔任，中南大學鍾掘院士擔任學術委員會主任。
實驗室主要從事摩擦學與微納製造的基礎研究和套用基礎研究，同時還開展相關的套用技術研究並提供技術諮詢服務。研究領域涉及摩擦、磨損、潤滑、密封、表面與界面、微納製造、智慧型系統、生物機械、微納光電器件等。實驗室承擔了包括國家973計畫項目、863計畫項目、國家自然科學基金重大和重點項目、國防項目、國際合作和企業合作項目等大量科研任務。研究成果對促進科學技術進步和國民經濟發展做出了重要貢獻。清華大學摩擦學國家重點實驗室是國內摩擦學與微納製造領域重要的科學研究和人才培養基地。
摩擦學國家重點實驗室是一個多學科組織，由中心實驗室和4個研究室組成。摩擦學國家重點實驗室目前有在職人員84人，其中教授28名，副教授34名, 在站博士後34人。研究人員中有博士學位者64人，占固定人員總數的76%，實驗室擁有中國科學院院士、中國工程院院士、俄羅斯工程院外籍院士、長江學者特聘教授(4名)、國家傑出青年基金獲得者(4名)和教育部新世紀優秀人才(9名)等各層次人才。
自1988年成立以來，摩擦學國家重點實驗室獲國家自然科學獎2項，發明獎2項，科技進步獎1項，全國優秀科技圖書獎2項，省部級獎25項，何梁何利基金科學與技術進步獎1項，美國摩擦學與潤滑工程師學會年度最佳論文獎1項，英國機械工程學會摩擦學工程期刊2008年最佳論文獎1項，發表學術論文2,000餘篇，其中SCI收錄論文800餘篇；出版學術專著12部，其中英文專著2部；獲中國發明專利授權50多項。近5年中，實驗室已承擔和完成各類重大科研項目220餘項，科研經費逾億元人民幣。
設計工程研究所
設計工程研究主要承擔機械工程學院本科生機械基礎系列課程的教學及機械設計學科研究生專業課程。多次獲得國家級教學成果獎、教材建設獎。研究所的科研方向涉及現代設計理論與方法、機構學與機械動力學、生物機械與智慧型結構、太空飛行器結構設計與動力學分析、微機械、CAD、摩擦學設計、現代教育技術以及創新產品的研製與開發。
製造工程研究所
製造工程研究所由清華大學機械製造工藝、設備及自動化教研室、國家CIMS工程研究中心製造系統實驗室、機器人研究室、工程圖學及計算機輔助設計教研室等於1996年合併建設成立，是覆蓋設計、製造的教學科研單位。有著60年的發展歷史，製造工程研究所及其前身為中國的機械製造業和機械製造學科的發展做出了突出的貢獻。
清華大學製造工程研究所擁有雄厚的科研實力，現有教職員工36人，在讀碩士、博士研究生約150人。建有摩擦學國家重點實驗室微納分室、國家CIMS工程研究中心製造系統實驗室、精密超精密製造裝備及控制北京市重點實驗室、先進制造技術實驗室、製造工藝與系統集成實驗室、清華大學CAD教學中心、製造工程訓練基地、數控技術實驗室、精密特種加工工藝實驗室、綠色製造實驗室等教學科研基地。擁有精密臥式/立式加工中心、車削中心、電火花加工工具機、並在線上床、工業機器人、三坐標測量機、雙頻雷射干涉儀、雷射跟蹤儀、各類設計分析軟體等硬軟體設施，為開展高水平的教學與科學研究提供支持。
製造工程研究所創造了中國科技發展中的數個第一：1958年，與工業界一起設計製造了中國第一台數控工具機；1992年中國第一個計算機集成製造實驗系統（CIMS）在此建立，並在1994年獲國際製造工程師協會大學領先獎；1997年自主設計開發了中國第一台大型鏜銑類並在線上床。近五年，製造工程研究所承擔國家自然科學基金、863高技術計畫、973重點基礎研究、國家重大專項、國家科技支撐計畫等課題80餘項。
機械電子工程研究所
機械電子工程研究所成立於2013年8月30日，簡稱機電所。研究所主要學科方向包機器人及自動化技術與裝備、IC製造裝備及超精密測控、數控技術與智慧型裝備。研究所目前在職人員20人，其中教授/研究員5人，副教授/副研究員8人，助理研究員7人。所長朱煜教授入選第一批萬人計畫科技創新領軍人才（全國72人），IC裝備團隊入選科技部重點領域創新團隊。
材料成型製造研究所
材料成型製造研究所根據學科發展需要，以材料加工為主導，以交叉與創新為目標，確定了材料加工理論及模擬仿真 、新材料與表面工程、材料精確成形等3個特色學科方向。現有教授15人，副教授17人，高級工程師（實驗師）1人，講師3人，工程師5人，博士後近10人，研究生100餘人。學科隊伍包括院士1人、“新世紀百千萬人才工程”國家級人選1人、長江學者1人、國家傑出青年基金獲得者1人、教育部“新世紀優秀人才支持計畫”入選者4人。近5年來承擔和完成了國家重大科研項目（973、863、攀登計畫、國家自然科學基金、國家攻關計畫）、省部級科研任務和國際合作項目百餘項。獲國家自然科學二等獎1項、國家科技進步二等獎1項。
成形裝備與自動化研究所
成形裝備與自動化研究所擁有教職員工40人，其中包括以中國科學院院士潘際鑾為首的14位教授，主要在材料加工複雜過程建模與控制、雷射及高能束加工、快速成形、大型鑄鍛焊件成形製造、（能源、航天、航空等）重要系統裝備設計、無損檢測與無損評價、機器人與自動化、企業生產過程信息化等領域進行科學研究、技術開發、工程套用和人才培養。目前約有50名博士研究生和60餘名碩士研究生以及近10名博士後人員在本研究所內學習和從事研究工作。
