清華大學化學系始建于1926年，在新中國成立時，已成為國內高校中師資力量最為雄厚、學術水平最高的化學系之一。現在化學系已重新成為國內最重要的化學科學研究和人才培養基地，成為在國際上有一定影響的化學系科。

化學系下設無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、高分子化學與物理五個研究所，對應五個傳統二級學科。此外還設有納米與材料化學、化學生物學、有機電子學、理論化學和超分子化學五個交叉學科和一個實體的基礎分子科學中心。化學系現有兩個教育部重點實驗室：“生命有機磷化學及化學生物學教育部重點實驗室”和“有機光電子與分子工程教育部重點實驗室”。化學系的科研方向不僅涵蓋了現代化學的各主要領域，而且也包括了21世紀化學發展的最新生長點。研究內容涉及：生命過程中的化學問題，復雜樣品分析新方法與新儀器，有機光電子材料與器件，新型晶體功能材料，超分子自組裝和納米結構材料，分子藥物的合成與中藥復方的現代化學分析，導電高分子材料的合成與性能，以新能源及環境保護為目標的新催化系統等等。獲得國家技術發明獎一等獎的“有機發光顯示材料、器件與工藝集成技術和應用”項目和獲得國家自然科學二等獎并入選中國基礎研究十大新聞的“功能納米材料的合成、結構、性能及其應用探索研究”是近年來中國高校最優秀的代表性科研成果。

化學系擁有雄厚的師資隊伍。現有教職員工110人，其中院士5人，長江特聘教授12人，長江講座教授2人，國家杰出青年基金獲得者25人，國家“千人計劃”入選者9人（含青年項目），國家級教學名師1人，北京市教學名師3名。同時還聘請了國內外十多位著名學者擔任化學系的雙聘教授、兼職教授和客座教授。另外，化學系目前在站博士后60多人。

目前，化學系在校學生740余人，其中本科生近300人。化學生物基礎科學班的探索和實踐大大促進了交叉型科研人才的培養，“基礎學科拔尖學生培養試驗計劃”（清華學堂人才培養計劃）的實施進一步推動了化學系基礎學科人才的培養工作。

化學系在國際學術交流與合作方面十分活躍。與美國、德國、英國、日本、荷蘭等國的著名大學和研究機構開展了實質性的合作研究項目，與美國、德國、英國、比利時等建立了本科生交換項目。目前每年有近五成的化學系學生在本科階段就有國際交流的機會，研究生出國進行短期學術研究、參加學術會議等交流活動也已經成為常態。化學系于2013年成立了“清華大學校友會化學分會”，同時建立了“化學教育發展基金”，化學系的發展得到了廣大系友的大力支持。

清華大學分析中心設在化學系。分析中心擁有高性能質譜(Q-TOF、MALDI-TOF等)6臺、透射電鏡（TEM）、掃描電鏡(SEM)、掃描俄歇探針儀(AES)、X射線光電子能譜儀(XPS)、等離子體發射光譜儀(ICP)、傅里葉變換紅外多聯機光譜儀(Mic/GC/Raman/FTIR)、激光拉曼光譜儀(LRS)、順磁共振波譜儀(ESR)、600兆核磁共振波譜儀(NMR)、色質聯用儀(GC-MS)、液質聯用儀(LC-MS)、高效液相色譜儀(HPLC)、X射線熒光光譜儀（XRF）以及紫外、原子吸收光譜儀等現代大型分析儀器。這些儀器設備為全校師生的科研工作提供服務，同時還承擔對外測試服務工作。此外化學系還建有國家級實驗室－北京電子能譜中心。

院士墻名單：

侯德榜 莊長恭 楊石先 紀育灃 黃子卿 黃鳴龍 曾昭掄 傅 鷹 張大煜 張青蓮 袁翰青 唐敖慶 孫德和 侯祥麟 蔣明謙 蕭 倫 高振衡 時 鈞 陳新民 汪德熙 朱亞杰 武 遲 曹本熹 馮新德 陳冠榮 王世真 申泮文 錢人元 嚴東生 何炳林 陳茹玉 汪家鼎 唐有祺 鈕經義 鄒承魯  張 滂 余國琮  謝毓元 何國鐘  趙玉芬 黃培云 朱永貝睿 沈德忠 金 涌 王志新 姚守拙 吳慰祖 陳冀勝 黃春輝  程津培 費維揚 陳丙珍 張 希 李亞棟   歐陽頎  邱勇