清华大学在国内开展车辆工程人才培养与科学研究工作已有88年的历史。1980年， 清华大学汽车工程系正式成立，2019年，为应对汽车电动化、智能化、网联化和共享化带来的技术变革，清华大学正式成立车辆与运载学院，同时撤销汽车工程系建制。

学院下设四个研究所，形成“一院四所”布局。“四所”分别为车辆动力工程研究所、汽车工程研究所、智能出行研究所和特种车辆与动力研究所。“四所”覆盖了新能源汽车、新型动力、内燃动力、交通能源、汽车设计、汽车动力学、汽车安全、产业战略、智能汽车、车路协同、智慧信号、智能出行、特种车辆、特种动力、新型装备等学科方向。清华大学车辆与运载学院同时拥有车辆工程、动力机械及工程两个国家重点学科，是我国培养高层次、高水平 汽车工程科技和管理人才以及科学研究与技术开发的重要基地。截止到2020年9月，共培养本科生4882名，硕士生1261名，博士生327名，留学生190名，已出站及在站博士后349名。  

1995年，依托清华大学汽车工程系， 汽车安全与节能国家重点实验室建成；2011年，清华大学与苏州市联合成立 清华大学苏州汽车研究院；2016年，获批国家国际科技合作基地“中美清洁汽车技术国际联合研究中心”和教育部“车联网教育部-中国移动联合实验室”，清华大学车辆与运载学院正式形成了“立足国家、放眼国际、辐射地方、精耕省部、深植行业”的纵深发展新格局。