清华大学理学院愿景为追求学术卓越（search for excellence），为达到此愿景，教育目标为：1.持续推动跨学门基础科学教学，培养具独立思考及解决问题能力之学生。2.进行世界级尖端前瞻研究，营造卓越创新基础科学研究环境，培育尖端科技研究人才。3.理论与套用并重，积极连繫产业，协助产业升级。4.科技与人文并重，关怀社会，积极参与推动社会改革进步，做出正面贡献。

理学院现有数学系（学士、硕士及博士班）、物理学系（学士、硕士及博士班）、化学系（学士、硕士及博士班）、统计学研究所（硕士及博士班）、天文研究所（硕士及博士班）、理学院学士班（跨学门双专长）及跨院先进光源科技学位学程（设物理组及工科组硕士及博士学位）。

国科会1997年成立国家理论科学研究中心（NCTS），设有数学组及理论物理组，中心办公室设于清华大学，是我国理论科学研究国际合作之重要视窗。清华大学为统合基础科学尖端研究，于2007年成立清华基础科学研究中心。理学院有相当优良的图书、仪器及设备，并且邻近许多国家研究设施，例如：国家同步辐射研究中心、国家高速网路与计算中心、新竹科学园区、国家太空中心以及工业技术研究院等。同时国家理论科学研究中心以及国科会物理研究推动中心也都设于清华大学校园内，与理学院各系所互动频繁。

理学院目前有100位专任教师（数学系23位、物理学系33位、化学系27位、统计学研究所10位、天文研究所7位），教师研究表现杰出，在尖端基础研究中有优异表现，其中共有25位教师荣获国科会杰出研究奖、8位荣获教育部学术奖、9位荣获杰出人才基金会杰出人才讲座及6位荣获教育部国家讲座。

理学院不仅在台湾的基础研究与教学居于领导地位，而且有相当良好的国际学术声誉。许多毕业校友在国际学术界也有相当杰出傲人的表现，例如1957年物理诺贝尔奖得主杨振宁院士、1986年化学诺贝尔奖得主李远哲院士及哈佛大学比尔盖兹讲座孔祥重教授等。

本系学士班分纯粹数学及套用数学两组，旨在培养学生对数学广泛的基础认识，并由学生根据个人的兴趣作较深学理及套用的探讨。本系亦提供其他科系学生重要之数学课程，俾具备良好的数学基础可套用于个人的领域。 本系除学士班外另设有硕、博士班，以造就有志研究数学及套用数学之人才，并培养大专院校数学师资。课程及研究重点为：泛函分析、代数、李氏群与李代数、微分几何、代数几何、代数拓朴、数论、机率统计、多複变函数论、微分方程、调和分析、动力系统、生物数学、科学计算、数值分析、对局论及作业研究。

数学为科学研究之基础学科，本系旨在造就数学及套用数学教学与研究人才，提高大专院校的数学专业水準，并提供理工学院基础科学在国内生根培植的优良环境。国内几个具权威性的大学学术声望与办学绩效的调查机构，如远见杂誌、天下杂誌，还有几个大报，在这一、两年中，都做过国内大学数学领域的评比。清华数学系的排名都是名列前矛。这对数学系教授们过去多年来的努力是一种肯定。 国家理论中心带来很多学术活动，对于提昇数学系师生的研究品质有很大的助益。相信在共同的努力下，清华数学馆能成为一个重要的数学研究场所。 本系不论是大学部毕业生，博、硕士班毕业生，或中等学校教师硕士学分班的结业生，在各行各业都表现得十分杰出。68级系友孔祥重、73级系友梁庚义、74级系友蔡瑞胸为中央研究院院士。有许多系友在国内、外一流大学担任讲座教授、教授，以及校长。此外，本系系友在资讯、保险等行业也有许多十分有成就者。 在研究、教学之外，数学系同仁们也走出学校来帮助、改进国内的教育环境。本系于1974年起，在暑假时开设「中等学校教师硕士学分在职进修班」，提供中等学校教师在职进修，这个班预计在2001年结束。为了延续提昇数学教育品质的想法，本系将设定「教学谘询中心」，目的在用网路帮助中学教师解决其专业上所遇到的问题，以及提供老师间可以互相交换教学心得的管道。

物理系成立于1965年，现有专任教授34位，荣誉讲座教授1位，及合聘教授8位；师资阵容坚强，研究领域涵盖基础物理及套用科学。目前有大学部学生296位、硕士班研究生122位及博士班研究生78位。迄今已有1500位学士、893位硕士及150位博士毕业生。系馆为七层楼高之建筑，总面积约3800坪，有各种完善的教学及研究实验室、视听教室、自修室及物理图书馆。

本系研究风气蓬勃，历年来有将近二十位教授获得国科会杰出研究奖，教育部学术奖、国家讲座、杰出人才奖、中山学术奖、年青学者着作奖、吴大猷奖、IEEE离子体科学与套用奖及英国物理学会Button奖等荣誉。目前教授阵容中，有三位中研院院士。每位教授皆担任导师，给予学生课业及日常生活上的辅导，平均每十名学生即有一位导师，师生接触及沟通的机会多，关係密切且融洽。

课程设计兼重理论与实验，一、二年级课程多属必修，其中普通物理、普通物理实验、理论力学、电磁学及实验物理为基础性专业课程。三年级起，除物理组的量子物理、热物理及近代物理实验，光电物理组的量子物理、热物理、光学、光学实验、套用电子学及套用电子学实验外，其他课程皆为选修。本系亦设有奈米物理、计算物理、微波物理及生物物理课程，引导学生进入套用科学领域。选课极具弹性，导师针对学生的志趣及过去修课情形，指导学生于系内或他系的课程中作最佳选择，以发挥个人最大潜力。

本系的实验课程皆有现代化的专用教学实验室，除普通物理教学实验室外，尚有实验物理、近代物理、实验技术、套用电子学及光学等五个教学实验室。另于物理馆顶楼设有天文台，供天文教学使用。

物理系图书馆占地两百一十坪，订有国内外期刊一百九十种，藏书一万八千多册，采开架式管理，为全国最完善的物理图书馆。此外，本系特为同学设定二十四小时开放的「K房」，有六十多个桌位及完善的照明及空调设备，提供同学充实自己的理想场所。

物理学门为其他理工学门的基础，在学习物理的过程中，尤其能充分培养思考、推理和解决问题的能力。本系毕业的学生不仅能在物理、光电、材料、原子科学、电机或生命科学等领域继续深造、在半导体、电子、光电、微波、仪器及资讯等工业亦具有宽广的发展空间。历年来毕业的系友，无论于学术界或工业界多有杰出表现。

化学系成立于1966年，最初仅设大学部，后于57年及63年陆续成立研究所硕士班及博士班。目前共聘有28位专任正、副教授及4位合聘教授，并收有大学部学生262人，硕士班学生149人及博士班学生183人。本系新馆于1993年夏天落成启用，可使用面积共达13,300 平方公尺，馆内设有现代化的教室、研究室实验，教室及老师、学生办公室。馆内并置有多部繫上及贵重仪器中心之大型共同仪器。另外并设有一功能齐全之化学图书馆，订有国内外重要化学期刊及杂誌，提供师生们阅览。

本係为全国研究设备最完善的化学系之一，即使和国外知名大学的化学系相比亦毫不逊色。

化学馆并置有多部新竹地区贵重仪器中心之大型仪器，并配置专任操作员以维护机器及服务新竹地区的研究者。

大学部教学重点在于理论与实验并重，一、二、三年级注重基础训练，四年级以选修课程及重点研究为主，鼓励学生毕业后继续进入研究所深造或踏入工业界成为化学专家。另设硕、博士班，依学生个人之兴趣，从事物理化学、无机化学、有机化学、分析化学、材料化学及生物化学等领域之研究。其中并包括天然物化学、有机合成、药物合成、无机物及有机金属製备、触媒和表面化学、雷射化学、分析方法化学、新材料合成等相关之化学研究。

统计所的前身起缘于1972年本校套用数学研究所正式招收统计组的硕士班研究生，后来于1988年正式成立统计研究所，并于1989年开始招收博士班研究生，目前统计所共有专任师资十一名（其中合聘教师二名），博士班研究生二十一名，硕士班研究生四十七名。统计所的研究生课程兼顾统计理论与各种专业领域之实务套用，教师们主要的研究领域有数理统计、工业统计、财经统计和生态统计等。

统计所目前与数学系共同座落于本校综合三馆大楼，而位于大楼内第三和第四层的数学图书馆拥有超过19万本各类统计和数学的书籍和专文，以及历届博、硕士毕业生之论文，它也提供了约150种现代的统计和数学期刊供教师和研究生们使用。统计所拥有约五十台个人电脑和数台工作站的统计电脑室，教师和学生亦可轻易透过校园光纤网路与世界各网站连线。

统计所一向秉持研究与教学并重的优良传统，追求学术卓越，并培育优秀人才。

天文所

清华大学天文研究所硕士班于2001年成立。 其主要目的在追求卓越的天文物理研究，及培育天文教育人才与天文物理研究人才，以提昇国内各级天文教育及天文研究水準。目前天文所共有荣誉讲座一名、专任教师四名、合聘教师一名，硕士研究生八名，不久后将成立博士班。研究领域有：太阳物理、高能天文物理、黑洞、星球的形成、日地关係等。其中某些领域已在国际学术界崭露头角。

天文研究所课程提供未来有志从事天文物理研究的学生一套完整的研究所课程。 天文研究所并在物理系开天文基础课程，以提供理工科学生天文基础知识。 此外天文研究所也提供全校性的天文通识课程。

学士班

本校为因应社会多元化潮流，大力整合相关科系资源，让大学教育不再只守传统一繫到底的教育及学习方式，在95年初规划成立--双主修学士班，并于95年7月开始招生。

入学学生不分学系，根据性向及志趣修习数学、物理、化学学群核心课程，再双主修其他学院学系课程，并将辅导本班同学前往世界一流大学或研究机构就学实习，目标是培育有扎实理学背景并且具有国际观的跨领域科技人才。