為適應我國對航天航空領域高素質人才培養和戰略高技術發展的迫切需求，工程力學與航天航空工程等專業，在人才培養方面，定向生等方式培養高層次、并通過國防生、高素質的專業人才。以整體性、開設了“航天航空與新軍事變革”等課程，進一步集成并發揮我校多學科綜合優勢，我院先后開辦了飛行器設計與工程、高水平的航天航空科學技術研究為結合點，全面帶動各相關學科的建設和發展，清華大學航天航空學院網站經過長期醞釀和精心籌備，2004年5月18日，清華大學航天航空學院(School of Aerospace， Tsinghua University)正式成立。
美國通用電氣公司(GE)發動機公司在清華大學設立噴氣推進聯合研究中心。清華大學-沈陽飛機設計研究所聯合研究中心成立。2005年，研究所建立長期、在學院成立之前的2003年，同年，清華大學就與中國一航簽訂在科研合作和人才培養方面的協議。學院在航天航空方面注重與國內外的著名航空航天院校、良好的合作關系。
在機械工程系下設航空研究所，它培養了一大批優秀人才，清華大學航天航空學院官網 www.hy.tsinghua.edu.cn 1938年成立航空系，清華大學航空學科的發展可以追溯到上世紀30年代，為我國航空學科的創建和航空科技的發展做出了重要貢獻。在50年代初高校院系調整中，根據國家的統一安排，航空系遷出清華大學，參與組建北京航空學院。50年代末，為了發展以“兩彈一星”為代表的國防高技術，清華大學又先后成立了工程力學數學系和自動控制系，開展相關的科學研究和人才培養。改革開放后，清華大學在有關部門的支持下設立了航天基金，鼓勵教師進行有關航天航空領域的科研工作。
工程力學系和航空技術研究中心，掛靠航天航空學院。清華大學航天航空學院網站宇航技術研究中心保持跨學科特色，目前航天航空學院下設航空宇航工程系、航空宇航工程系下設5個研究所，分別為工程動力學研究所、飛行器設計研究所、推進與動力技術研究所、人機與環境工程研究所和空天信息技術研究所;工程力學系下設4個研究所，分別為固體力學研究所、流體力學研究所、工程熱物理研究所和生物力學與醫學工程研究所。
在創建世界一流大學的進程中，清華大學明確提出了積極參與國防科研、根據國家發展的戰略需求和世界科技發展的趨勢，從上世紀90年代開始，發展航天航空學科的目標，并抓住“985計劃”的良好契機，在“985”一期建設中對該領域研究進行了高強度投資。1998年，學校成立了跨院系的宇航技術研究中心，“航天清華一號”微小衛星和“納星一號”已分別于2000年和2004年發射成功。
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