1900年6月，八国联军侵略中国。次年9月清政府被迫签订《辛丑条约》，赔偿白银4。5亿两史称庚子赔款。1904年美国表示所得赔款可用于退款办学。1906年美国伊利诺伊大学校长詹姆士致函总统道出办学的真实目的：我们现在一定能够使用最圆满和巧妙的方式控制中国的发展这就是说使用那种从知识上与精神上支配中国领袖的方式。
1911年清华大学的前身清华学堂在内忧外患中诞生。1912年中华民国成立清华学堂改名为清华学校。清华学堂和清华学校是留美预备学校以培植全才增进国力为宗旨以进德修业自强不息为教育方针融汇中西文化校风纯良严谨素以要求严、学风好、外语好、体育好而著称。
1914年梁启超作题为君子的演讲以《周易》中天行健君子以自强不息、地势坤君子以厚德载物勉励清华学子树立远大理想培养完美人格做真君子。自强不息厚德载物遂成清华校训。
1925年清华学校设立大学部1928年更名为国立清华大学，追求中华民族在学术上之独立发展而完成建设新中国之使命。1937年抗日战争爆发后清华大学南迁长沙与北京大学、南开大学联合办学组建国立长沙临时大学。1938年长沙临时大学迁至昆明改名为国立西南联合大学。西南联大培养了一大批杰出人才包括杨振宁和李政道两位诺贝尔奖获得者、82位中国科学院院士、13位中国工程院院士等。1946年清华大学迁回北京清华园原址复校设有文、法、理、工、农等5个学院26个系。
1952年全国高校院系调整后清华大学成为一所多科性工业大学重点为国家培养工程技术人才被誉为工程师的摇篮。1978年以来清华大学逐步恢复了理科，经济、管理和文科类学科并成立了研究生院和继续教育学院。1999年原中央工艺美术学院并入成立清华大学美术学院。目前清华大学设有16个学院56个系已成为一所享誉海内外的综合性、研究型大学。
每年4月的最后一个星期日为清华大学的校庆日。2011年4月24日清华大学迎来百年校庆。