1934年，清华大学在工学院机械系筹建航空工程组；次年，航空工程组成立。

1936年，清华大学航空研究所成立，同年清华航空馆建成。

1938年7月21日，清华大学航空工程学系成立。

1946年，重建航空工程系，聘任钱学森、陆士嘉等为教授。

1951年11月2日，清华大学航空工程学院成立。

1952年，全国高校院系调整，清华大学航空工程学院调出，组建北京航空学院（现为北京航空航天大学）。

1957年，高教部和中科院在清华大学设立工程力学研究班，钱学森、钱伟长、张维、郭永怀、杜庆华为班务会议委员，共招收三届学员，毕业323人。

1958年7月3日，清华大学工程力学数学系成立。

1969年，工程力学数学系更名为工程力学系。

1980年，工程力学系开始招收博士研究生。

1993年，破坏力学教育部重点实验室成立（2009年更名为应用力学教育部重点实验室）。

1996年，力学学科获得全国首批一级学科博士学位授予权。

1998年，动力工程及工程热物理学科获得一级学科博士学位授予权。

2004年5月18日，清华大学航天航空学院成立，王永志担任首任院长。

2005年，航天员工程硕士研究生班成立，中国首批航天员13人入学。

2009年，成立“钱学森力学班”。

2011年，航空宇航科学与技术学科获得一级学科博士学位授予权。

2011年，清华大学与军队开展飞行学员联合培养。

2012年，神经调控技术国家工程实验室成立（2021年纳入新序列管理，更名为神经调控国家工程研究中心）。

2017年，中俄航天航空创新技术国际联合研究中心成立。

2019年，清华大学医工交叉研究院成立。

2022年，清华大学柔性电子技术实验室批复筹建。

2023年，先进动力与推进技术教育部重点实验室批复筹建。