熱能工程系的前身是清華大學(xué)1932 年設(shè)立的機(jī)械工程學(xué)系動(dòng)力工程組， 1952 年成立動(dòng)力機(jī)械系，1978 年改名為熱能工程系。經(jīng)過(guò)幾代人的不懈努力，清華大學(xué)熱能工程系已成為我國(guó)能源高效、清潔、低碳轉(zhuǎn)化和利用領(lǐng)域享有盛譽(yù)的高級(jí)人才培養(yǎng)基地及能源基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題和先進(jìn)技術(shù)的重要研究基地，也是國(guó)際知名的學(xué)術(shù)交流中心。
　　熱能工程系由5 個(gè)研究所組成，分別為“工程熱物理研究所”、“熱能工程研究所”、“動(dòng)力機(jī)械與工程研究所”、“流體機(jī)械及工程研究所”和“熱能動(dòng)力仿真與控制研究所”。全系擁有雄厚的師資力量：現(xiàn)有教授33 名，包括中國(guó)科學(xué)院院士1 名、中國(guó)工程院院士3 名、美國(guó)工程院和美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)院雙院院士1 名、“長(zhǎng)江學(xué)者計(jì)劃”特聘教授4 名、杰出青年基金獲得者2 名、副教授26 名和講師10 名，多數(shù)教師均具有博士學(xué)位。此外，還聘有9 名國(guó)內(nèi)外著名學(xué)者和技術(shù)專家作為客座教授、顧問(wèn)教授。
　　熱能工程系設(shè)有“能源動(dòng)力系統(tǒng)及自動(dòng)化”（原熱能與動(dòng)力工程）一個(gè)本科專業(yè)，每年招本科生90 名。碩士和博士研究生招生及培養(yǎng)按照學(xué)科進(jìn)行，每年招收碩士研究生40 名，博士研究生40 名。全系設(shè)有“動(dòng)力工程及工程熱物理”一個(gè)一級(jí)學(xué)科，下設(shè)“工程熱物理”、“熱能工程”、“動(dòng)力機(jī)械及工程”、“流體機(jī)械及工程”四個(gè)二級(jí)學(xué)科，其中“工程熱物理”、“熱能工程”、“動(dòng)力機(jī)械及工程”是國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科。在歷次學(xué)科評(píng)估中，“動(dòng)力工程及工程熱物理”一級(jí)學(xué)科和幾個(gè)重點(diǎn)二級(jí)學(xué)科在全國(guó)都名列前茅。
　　1988 年，熱能工程系首批成立“動(dòng)力工程及工程熱物理”博士后流動(dòng)站，該博士后流動(dòng)站2005 年、2010 年先后兩次榮獲“全國(guó)優(yōu)秀博士后科研流動(dòng)站”稱號(hào)。
　　熱能工程系始終把人才培養(yǎng)作為核心工作。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和完善，本系建立了門類齊全、內(nèi)容豐富而新穎的本科生和研究生課程體系。其中，“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”“燃燒理論”是國(guó)家精品課程。此外，還有一批在國(guó)內(nèi)同行中享有盛名的專業(yè)課程以及面向全校多個(gè)院系和學(xué)科開(kāi)設(shè)的工程技術(shù)基礎(chǔ)課。注重理論與實(shí)踐結(jié)合、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力是熱能工程系人才培養(yǎng)的重要特色，所建立的“動(dòng)力工程及工程熱物理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，從硬件、軟件環(huán)境和運(yùn)行機(jī)制上，給廣大學(xué)生提供了一個(gè)一流的教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)。
　　熱能工程系始終把為人類的科學(xué)體系貢獻(xiàn)知識(shí)、為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)科技成果作為自己的使命。本系建有“工業(yè)鍋爐及民用煤清潔燃燒國(guó)家工程研究中心”、“燃?xì)廨啓C(jī)與煤氣化聯(lián)合循環(huán)國(guó)家工程研究中心”、“熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，并與電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系合作建有“電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，與水利水電工程系共同建設(shè)“水沙科學(xué)與水利水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”。廣大師生一方面緊跟世界科技發(fā)展的前沿，進(jìn)行高水平的基礎(chǔ)研究和高技術(shù)的開(kāi)發(fā)，同時(shí)面向國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主戰(zhàn)場(chǎng)，努力將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。先后完成多項(xiàng)國(guó)家（973）重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家（863）高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃、國(guó)家科技攻關(guān)等科研項(xiàng)目及有關(guān)部委和國(guó)內(nèi)外企業(yè)的科研合作項(xiàng)目，研究涉及能源、電力、國(guó)防、動(dòng)力、航天航空、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域和行業(yè)，取得了重要的科研成果，多次獲得國(guó)際、國(guó)家、省市部委的獎(jiǎng)勵(lì)。　
　　熱能工程系與國(guó)際一流大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和著名能源企業(yè)具有廣泛的聯(lián)系和高水平、實(shí)質(zhì)性合作。所參與的清華大學(xué)- 英國(guó)劍橋大學(xué)- 美國(guó)麻省理工學(xué)院三校低碳能源大學(xué)聯(lián)盟，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)與世界一流大學(xué)實(shí)質(zhì)性、常態(tài)化合作的先河。與國(guó)際著名能源企業(yè)，如英國(guó)石油公司、三菱公司、東芝公司等建立的一批聯(lián)合研究機(jī)構(gòu)對(duì)開(kāi)闊國(guó)際視野、開(kāi)展前沿性基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)起到了極大的推動(dòng)作用。