清華大學材料科學與工程系建于1988年，由化學工程系的無機非金屬材料專業、工程物理系的材料物理專業、原機械工程系的金屬材料專業組成。2012年12月27日，經學校批準，由原材料科學與工程系、原機械工程系材料加工學科組建了材料學院，下設材料物理與化學系、材料加工工程系、無機非金屬材料系、金屬材料系、復合材料系。     

材料學院師資力量雄厚，現有教授/研究員44人（含兩院院士7人，千人計劃5人），副教授/副研究員30人，高級工程師19人，講師7人，另有兼職教授3人，博士后30余名。學院致力于培養具有國際視野和創新精神，具備扎實理論基礎和突出科研能力的優秀人才，現有在校本科生350名，碩士研究生197名，博士研究生285名，其中外國留學生40余人。10篇博士學位論文入選“全國百篇優秀博士學位論文”。

材料學院設有新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室﹑先進材料教育部重點實驗室﹑先進成形制造教育部重點實驗室、北京電子顯微鏡中心﹑“先進材料”國家實驗教學示范中心、材料科學與工程研究院中心實驗室等國內一流的教學科研平臺，以及高技術陶瓷產學研基地、貝氏體鋼推廣中心、鎂鋁合金成形技術研究開發中心實驗室、 北京市高技術陶瓷材料與工藝國際科技合作基地和功能材料國際聯合研究中心等國家級產學研基地。

學院科研工作以國際科學前沿和國家戰略需求為導向，既鼓勵原創性基礎研究，也積極推進面向國家重大科技需求的應用研究，取得了一大批在國內外具有重要影響的研究成果，獲得了包括國家自然科學獎、國家發明獎、國家科技進步獎等在內的多項國家級獎勵，每年發表的SCI論文數量連續多年名列清華大學榜首。在教育部組織開展的學科評估中，清華大學的“材料科學與工程”一級學科連續多次排名第一。

 材料學院與美國、法國、日本、韓國等近十多個國家和地區建立了科研合作及研究生聯合培養等方面的合作，有多位知名學者在國際著名材料科學與技術領域學術期刊、國際材料聯合會、國際玻姆物理學會、聯合國工業發展組織等有影響的學術團體兼職。

歷屆系主任和院長為吳建銧、黃 勇、潘 偉、南策文、張政軍。