清华大学正在运行的科研机构共317个，其中：国家实验室（筹）1个，重大科技基础设施1个，国家大型科学仪器中心2个，国家重点实验室13个，国家工程实验室7个，国家工程研究中心4个，国家工程技术研究中心3个，教育部重点实验室17个，北京市重点实验室17个。
国家实验室：清华信息科学与技术国家实验室（筹）
重大科技基础设施：国家蛋白质科学基础设施（北京基地）
国家大型科学仪器中心：北京电子显微镜中心、北京电子能谱中心
国家重点实验室：化学工程联合国家重点实验室、环境模拟与污染控制联合国家重点实验室、低维量子物理国家重点实验室、膜生物学国家重点实验室、精密测试技术及仪器国家重点实验室、集成光电子学国家重点实验室、微波与数字通信技术国家重点实验室、智能技术与系统国家重点实验室、水沙科学与水利水电工程国家重点实验室、摩擦学国家重点实验室、汽车安全与节能国家重点实验室、电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室、新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室
国家工程实验室：数字电视国家工程实验室（北京）、电子商务交易技术国家工程实验室、神经调控技术国家工程实验室、抗肿瘤蛋白质药物国家工程实验室、下一代互联网核心网国家工程实验室、特高压工程技术（昆明、广州）国家工程实验室、工业酶国家工程实验室（联合）、深度学习技术及应用国家工程实验室（与百度、北京航空航天大学共建）
国家工程研究中心：光盘系统及应用技术国家工程研究中心、工业锅炉及民用煤清洁燃烧国家工程研究中心、燃气轮机与煤气化联合循环国家工程研究中心、生物芯片北京国家工程研究中心
国家工程技术研究中心：国家计算机集成制造系统工程技术研究中心、国家企业信息化应用支撑软件工程技术研究中心、国家道路交通管理工程技术研究中心（清华大学分中心）
教育部重点实验室：生命有机磷化学及化学生物学教育部重点实验室、工业生物催化教育部重点实验室、应用力学教育部重点实验室、地球系统数值模拟教育部重点实验室、蛋白质科学教育部重点实验室、生物信息学教育部重点实验室、普适计算教育部重点实验室、粒子技术与辐射成像教育部重点实验室、信息系统安全教育部重点实验室、生态规划与绿色建筑教育部重点实验室、土木工程安全与耐久教育部重点实验室、固体废物处理与环境安全教育部重点实验室、先进成形制造教育部重点实验室、热科学与动力工程教育部重点实验室、先进反应堆工程与安全教育部重点实验室、先进材料教育部重点实验室、有机光电子及分子工程教育部重点实验室
2017年9月，清华大学成立了智能无人系统研究中心、智能网联汽车与交通研究中心、柔性电子技术研究中心等三个跨学科交叉科研机构，代表该校科研体制机制改革迈出里程碑步伐。
