清华大学自动化系成立于1970年。1970年5月，清华大学将一批有关的专业联合建立起国内第一个自动化系（初期名为工业自动化系），其人员主要来源于电机系和动力机械系两大部分。

自动化系的学科涵盖控制科学与工程一级学科中的七个二级学科。建有控制科学与工程博士后流动站。现有包括国家CIMS工程研究中心、教育部生物信息学重点实验室和国家重点实验室智能技术与系统实验室智能信息处理分室在内的十多个实验室或研究中心。