材料科学与工程学科群是清华大学建设世界一流大学的重要组成部分。材料科学与工程系（以下简称材料系）本科设有"材料科学与工程"一个专业，下设五个培养方向：材料物理与化学、金属材料、无机非金属材料、复合材料和电子材料。研究生培养设有材料物理与化学、材料学（无机非金属材料、金属材料）、核燃料循环与材料博士点和硕士点。并设有材料科学与工程博士后流动站。本系现有在编教职工95人，拥有一支学术造诣高，极富创造力而又为人师表的强大研究生导师队伍，有一批优秀的留学归国博士。全系共有教师（研究员）40人（其中中国科学院院士2人，中国工程院院士2人）副教授（副研）22人，高工13人，目前在校本科生360名，硕士研究生181名，博士研究生207名，工程硕士研究生95名，博士后近40名。材料系有着雄厚的科研力量。
材料系新建系馆设在清华大学技术科学楼（逸夫技术科学楼），占有7000平方米的教学与科研基地。材料系目前建有"新型陶瓷与精细工艺"国家重点实验室；"先进材料"教育部重点实验室；材料科学与工程研究院中心实验室；"摩擦学"国家重点实验室摩擦材料分室；国务院经贸办主管的高技术陶瓷产、学、研基地；国家科技部主管的贝氏体钢推广中心。材料系拥有先进的现代材料制备及分析测试仪器设备，为进行材料的合成与加工、微观结构分析及性能特征研究创造了良好的条件。

材料系是一个门类齐全的材料科学与工程研究群体，研究方向包括材料物理与化学、金属材料、无机非金属材料、复合材料、电子材料、薄膜材料、核材料、环境材料、生物材料及纳米材料等。基础研究侧重于：离子束驱动远离平衡态条件下材料微观的形成及性能研究；纳米材料与纳米结构研究；生物材料的微观结构、基因调控及自组装研究；材料中固态相变及固态相变理论、非均相材料结构与性能研究。应用研究主要是：先进的结构材料、电子信息与功能材料、生物与仿生材料、结构陶瓷与功能陶瓷材料、环境与生态材料、新型光子材料、新型碳材料、燃料电池材料、功能薄膜材料、先进的核材料、材料设计与计算机模拟以及材料的制备新技术、新工艺等。

材料系近年来承担了多项国家八五、九五科技攻关任务，973、863高科技新材料研究项目、国家自然科学基金项目、及各部委、省市科技开发项目近200项。在材料科学研究领域曾取得过多项具有国际先进水平的科技成果，获得包括国家自然科学二等奖、三等奖：国家发明二等奖、三等奖，国家科技进步二等、三等奖以及省部级科技成果奖近100多项，获得国家专利70余项；材料系从1995年-2002年间被SCI收录的学术论文达1230余篇，在学校一直名列榜首，从1995年起清华大学设立的科技论文优胜杯以来，材料系连续8年获得此杯。 材料系与美国、法国、日本、韩国等近十多个国家和地区建立了联系，开展学术交流、科技合作、互派人员等多方面国际合作与交流。本系有多位知名学者在国际材料、国际玻姆物理学会、联合国工业发展组织等有影响的学术团体兼职。