理学院坐落在清华大学校园内的西北区。由二十世纪九十年代新建的理学院楼（蒙民伟理科馆）和二十世纪二、三十年代建造的科学馆、化学馆和气象台，组成环境优雅的理学院理科楼群。
清华大学理学院成立于 1929 年 ， 当今我国众多知名科学家、院士、专家和学者都出自清华大学理学院。 1952 年清华理学院各系被调整到外校，此后清华理科建设停滞了相当长的一个时期。 1978 年后，根据国家建设和科学发展的需要 ， 清华大学先后成立了应用数学系、现代应用物理系、化学系、生物科学与技术系四个理科系。经国家教委批准， 1985 年正式恢复重建清华大学理学院， 由上述四个理科系组成， 并聘请中科院院长周光召院士兼任理学院院长 ，标志着清华大学理科进入一个新的发展时期。 1999 年应用数学系和现代应用物理系分别改名为数学科学系和物理系。 1997 年 6 月 2 日成立了诺贝尔物理奖得主 杨振宁 教授为名誉主任的清华大学高等研究中心， 2002 年 8 月 30 日 成立了著名应用数学 家林家翘 教授为名誉主任的清华大学周培源应用数学研究中心。为创建国际知名的学术研究中心，造就杰出的理科人才和学术大师，迈出了新的步伐。 2009年 9月， 在生物科学与技术系的基础上， 成立了生命科学学院，不再隶属理学院。
在清华大学行政管理体制的框架下，理学院院级行政管理属于虚体建制，下设三个实体建制的理科系。数学科学系设置数学与应用数学、信息与计算科学两个本科专业，物理系设置物理学本科专业，化学系设置化学本科专业。数学、物理学、化学均为一级学科博士和硕士学位授予点。理学院现设有数学、物理学、化学三个博士后流动站。
清华大学理学院以培养 “ 高素质、高层次、多样化、创造性 ” 的理科人才为目标。理科本科生的学制均为四年。强调对学生进行扎实的现代数学和自然科学基本训练，同时引导和培养学生对相关学科的兴趣，要求他们具有很强的面对高新技术、工程科学乃至经济领域新发展的适应能力。一半以上的本科毕业生可以免试进入硕士学习阶段或直接攻读博士学位。 1997 年以来，学校还举办理科本科生“基础科学班”，每年从全国高考生和校内刚入学的非理科本科新生中招收 200 名左右对理科特别有兴趣的学子，实施强化数理基础的专项教学计划，培养有志献身数学和自然科学事业的优秀人才。 2009 年秋季学期理学院在读本科生 1047 人、硕士生 226 人、博士生 497 人，在站博士后 94 人。
理学院师资力量雄厚，结构合理。截至 2009 年 9 月，在编教师 222 人中，有中国科学院院士 12 人，中国工程院院士 1 人，教授或研究员 119 人，副教授或副研究员 83 人，讲师 20 人。半数以上的教师是具有博士学位的年轻学者。他们在承担面向全校学生的数学、物理、化学基础课的教学以及本系专业课程教学的人才培养任务的同时，还承担了大量的国家自然科学基金、国家重点基础研究发展规划、国家高技术计划、国家重点攻关、中央各部委与全国各省市以及来自国际合作的科研任务。每年发表数百篇学术论文和十几部专译箸作，获得几十项科技专利、教学和科研成果奖励。
理学院拥有高水平的教学和科研基地，先进的仪器和设备装备的实验室，藏书丰富的图书资料室。各系均配备大型计算机集群，全部实现网络化，直接联入清华校园网并可接通国际 INTERNET 互联网，师生可以共享各种软、硬件和信息资源。物理学现为一级重点学科。数学系的应用数学和基础数学，物理系的凝聚态物理、粒子物理与原子核物理、原子分子物理和理论物理， 化学系的分析化学现为二级重点学科。物理学为 “ 国家理科基础科学研究和教学人才培养基地 ” ，数学和物理学为 “ 国家工科基础课程教学基地 ” 。现有“原子分子纳米科学实验室”、“清华大学生命有机磷化学及化学生物学实验室”、"有机光电子与分子工程实验室”三个教育部重点实验室。理科楼群宽敞明亮的教室、现代化的实验研究室、办公室，相伴着绿草如茵的周边环境，理学院已成为师生专心求知和潜心研究的理想场所。
理学院和各系分别与国外许多高校、研究所有广泛的交流合作。每年来自世界各地的许多知名学者到我院各系讲学，国外留学生来我院各系攻读学位。我院各系教师频繁出访，通过各种渠道建立国际学术交流计划，使我院各系和世界同行保持着密切的联系。
随着社会经济的进步与发展，人们越来越认识到数学和自然科学在高新技术和工程科学乃至经济领域的重要地位，社会对理科人才的需求日益增加。清华大学理科的毕业生一直很受用人单位的欢迎。除了大部分本科学生进入本院各系和清华大学其它相关专业研究生学习或出国深造外，他们现在活跃在科研和教学单位、大中型企业和政府管理等部门，不少人已成为其中的佼佼者。清华大学理科已经成为有志于数学和自然科学本身和有志攀登世界科学技术高峰的青年学子首选的本科专业之一。
理学院师生正在遵从清华大学创建世界一流大学的宏伟目标，按照理科学科建设的规划以及理科学生的培养计划，发扬清华理科优良的学术传统，依托学校强大的工科背景，发挥生源好的优势，努力开拓进取，锐意改革创新，办出清华理科的特色，不但在科学前沿，而且在国家建设的重要领域，作出应有的贡献，迎接世纪挑战，再度走向辉煌。
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