清华大学电机系的教学和科研涉及能源、环境、国防、医疗、材料等广泛的应用领域。近年来，随着科学技术的发展，电机系早已突破了传统的学科范围，在电气工程的基础上，扩展到信息科学、计算机技术、电子技术、自动控制、系统工程、新能源应用、超导应用等领域，开拓了许多既面向国际先进水平，又面向国民经济建设主战场的科研新方向。
电机系拥有“电气工程”下属的全部五个二级学科，分别为：电力系统及其自动化、高电压及绝缘技术、电机与电器、电工理论与新技术、电力电子与电力传动。其中，电力系统及其自动化、高电压及绝缘技术、电机与电器、电工理论与新技术四个二级学科点于1981年获得全国首批硕士学位和博士学位授予权，1989年这四个博士点被评为全国重点学科点，在2002年的再次评审中，仍被评为重点学科点。在1996年国务院学位委员会按一级学科的综合评估中，电工学科点在学科建设、人才培养、科学研究和综合水平等方面的评估结果均名列全国第一位。在2003年电气工程一级学科评估中，不仅整体水平获得全国第一，并在学术队伍、科研成果、人才培养、学术声誉所有四个单项中均名列全国第一。2006年电气工程又以满分100分的成绩获得一级学科评估全国第一。
电机系的学科建设始终紧扣国家电力发展的需求，瞄准国民经济主战场。结合我国电力工业的发展，电机系开展了服务于我们电力市场的电力交易平台、绿色能源（风能、太阳能等）的分布式发电技术、高压大容量变频调速系统终端节能技术和设备、复杂电力系统的稳定性与控制模型与计算方法、超导储能、核磁共振、高能电磁应用与防护、通信对抗等创新研究，并积极参与到我国正在进行的特高压交直流输电工程的关键技术和设备的研究工作中，同时为我们电力行业和部门输送了大量的管理和专业技术人才。
电机系分设五个研究所，分别是电力系统及其自动化研究所、柔性输配电系统研究所、高电压与绝缘技术研究所、电力电子与电机系统研究所、电工新技术研究所。电机系拥有“电力系统及大型发电设备控制与仿真”国家重点实验室，另外还拥有清华大学电力电子工程研究中心。
电机系与国内外著名大学与企业建立了联合研究所，形成了长期的科研合作关系。在科研和教学方面有合作关系的国外大学和企业包括：美国的康奈尔大学，南加利福尼亚大学，哥伦比亚大学，亚利桑那州立大学，加州理工大学，英国的曼彻斯特理工大学，俄罗斯的莫斯科动力学院，德国的阿亨大学，日本东京大学；日本的日立公司、松下公司、东芝公司、三菱公司、五十菱公司，德国西门子公司，法国电力公司，英国阿尔斯通公司，美国联合技术公司（UTC）等。成立了平高清华联合研究所、许继清华联合研究所、清华天威联合研究所、清华南自联合研究所、清华四方联合研究所等。
清华大学电机系成立于1932年，是清华大学最早建立的工科院系之一。七十多年来，她因高深的学术造诣、严谨的科学风范而享有良好的学术声誉和社会影响。在电机系求学、工作过的师生中先后成长出两院院士34名。
截至2006年，清华大学电机系共为国家培养了11456名毕业生。其中，本科8252名，专科1241名，1977年以前研究生145名，1977年以后硕士1452名、博士366名。另外，2002～2006年，电机系还培养了工程硕士184名。
他们中间，不仅有以朱鎔基总理为代表的治国栋梁，有以荣获2002年度国家最高科技奖的金怡濂院士等为代表的学术大师，还有以国家电力公司赵希正总经理等为代表，辛勤工作在我国电力、电工及其它国民经济重要行业和部门的大批兴业英才。
历史上，电机系曾拥有顾毓琇先生、章名涛先生、高景德先生等一大批杰出的教育家、科学家。如，高景德院士是我国学位制度的主要创立者。在1990年IEEE世界教育奖提名时，盛赞高景德先生是“中国现代研究生培养制度之父”。
电机系师资力量雄厚，既有学术造诣高深的老一辈知名专家学者，如中国科学院院士卢强教授、中国工程院院士韩英铎教授、IEEE Fellow蔡宣三教授、IEE Fellow 关志成教授等名师，也有一批国内培养和从国外学成归来的年富力强的中青年专家，其中长江学者1人，国家杰出青年基金获得者4人，教育部新（跨）世纪优秀人才5人。截至2006年，电机系共有在职教职工131人。其中教师95人，教辅23人，职员和工人13人。电机系的教师队伍中，教授、博士生导师47名，外聘兼职教授10位、客座教授8位；中青年教师和科研人员中，80%以上具有博士学位。有10多位国家学术杰出奖和教学优秀奖获得者。
电机系设备完善的教学、科学研究各级实验室数量众多，其中有向国内外开放的国家重点实验室“电力系统及发电设备控制和仿真”。此外，电机系还广泛开展国际合作，与一大批国内外著名企业建立了一批联合教学实验室。主要包括：“清华—日立单片机应用联合试验室”、“清华日立工业控制器培训中心”、“清华大学—惠普公司联合电子实验室”、“清华大学—美国德州仪器联合数字信号处理实验室”、“清华大学—施耐德联合教学实验室”、“清华大学—三菱电力电子器件教学实验室”等。
电机系的教学持续不断地进行了一系列教学改革的理论探索与实践，取得了突出成果。1991年，在全国首批表彰做出突出贡献的695位博士和硕士学位获得者中，清华大学电机系培养的6名博士、1名硕士榜上有名。
1997年，清华电机系以“面向国民经济建设主战场培养高质量电工学科高层次人才”的优异成果获国家级教学成果特等奖。同年，电机系还获得国家级教学成果二等奖1项、北京市教学成果一等奖1项、北京市教学成果二等奖2项。近5年来，电机系先后获得国家级教学成果一等奖1项（“优化理论课程，强化实践环节——电力系统本科专业课改革”，2005年）、国家教学成果二等奖1项、北京市教学成果一等奖1项、北京市教学成果二等奖2项，国家精品课程1门（《电力系统分析》，2006年）、北京市精品课程4门。
