清大化工系暨研究所於1972年成立，原名為工業化學系。1978年清華大學成立高分子研究所，1980年本系由工業化學系改名為化學工程系，並且於1984年與高分子研究所合併。

本系所現有專任教師23人，大學部學生約220人，碩士班學生約150人和博士班學生約100人。 國立清華大學素以民主開放的校風和濃厚的學術研究氣氛聞名於國內。本系對大學部及研究所的課程做了極大的修改，將必修的學分減至最低的程度，並提供各類專修學程；充分尊重每位學生興趣及個性，培養在各方面的專業知識，使學生畢業後能輕易進入各尖端科技領域，做出貢獻。

本系教授們的研究範圍亦不自限於傳統的化工方面，而積極擴展至尖端材料、尖端製程、能源與環境、生物技術、高分子科學與工程等與世界先進科技息息相關的項目。 化工系館有共八層樓近四千坪建築面積，擁有最先進的教學及研究設備。因此，學生可以在良好的環境中上課、做研究、交朋友。同時因本系位於國內尖端科技之核心地帶，和工研院、新竹科學園區及其它各大公、民營公司單位，都有密切合作關係，因此為學生日後生涯之發展提供建立關係網路之良機。

本系教授的研究成果，獲國內外學術界之高度肯定，教授們獲獎無數，包括國際學會的會士(fellow)、科技部傑出研究獎、科技部特約研究員、行政院國家發明獎及傑出科技獎、教育部國家講座及學術獎、、中山學術文化基金會學術著作獎、傑出人才發展基金會傑出人才講座、侯金堆先生文教基金會侯金堆傑出榮譽獎、財團法人徐有庠先生紀念基金會科技講座及有庠科技論文獎、東元獎、臺灣化工學會金開英獎、賴再得教授獎等重要榮譽。整體而言，本系教師在各方面表現皆傑出，有36%得過科技部傑出研究獎、35%曾獲清華大學傑出教學獎、23%曾任或現任相關專業學會理事長，二位現任國家講座教授，研究表現不亞於美國前二十名的化工系。本系獲2016/2017QS世界大學排名評為全球化工領域第67名，亦先後獲天下及遠見雜誌評為國內化學工程系第一名。