自動化技術是一門新興的科學技術，它以控制論、信息論和系統論為理論基礎。自動化學科發展迅速，新理論、新技術、新元件、新方法層出不窮，因此要求本系學生其有深厚的理論基礎，寬廣的知識而和較強的實際工作能力。為了拓寬專業面，培養適應性更強、水平更高的人才，從1993年級開始，自動化系本科只設自動化一個專業。
自動化技術是一門融控制技術、信息處理技術、電子技術、計算機技術以及網絡通訊技術為一體的綜合性學科，其中計算機和通訊網絡已成為實現自動化不可缺少的工具。自動化系現設有國家教育部批準的控制科學與工程一級學科，具有全學科范圍內授予博士和碩士學位資格。目前系內建有二級學科四個，即控制理論與控制工程、模式識別與智能系統、系統工程以及檢測技術與自動化裝置，其中控制理論與控制工程以及模式識別與智能系統是教育部批準的國家級重點學科。與一級學科相關的國家重點實驗室包括國家CIMS工程技術研究中心和智能技術與系統國家實驗室智能信息處理分室。
建系三十多年來，自動化系承擔了許多重大科研項目，其中包括國家863計劃高科技項目，國家六五、七五、八五和九五科技攻關項目，國家自然科學基金項目和大型橫向項目等400多項，在學術上和實際應用方面都取得了豐碩成果。近年來獲國家級獎勵15項，國家教委科技進步獎20項，其它部委省市級獎勵18項。近年來，每年在國際國內重要學術刊物或學術會議上發表論文300多篇，并多次主辦國際學術會議和全國性學術會議，許多項目的研究水平已進入國際先進行列。
自動化系聘請了著名控制理論專家、全國政協副主席、中科院院士宋鍵，著名自動化技術與儀表專家朱良漪，國務院發展研究中心技術經濟部部長、電子工程技術與技木經濟專家鄧壽鵬等為兼職教授；同時，還聘請了美籍著名控制理論專家、外籍雙院士何毓琦教授，美籍著名機器人學專家談自忠教授，德國檢測技術信號處理專家E.Schrufer教授，日本電子技木專家高木冬二教授，美國Notre Dame大學電機工程系劉瑞文教授等為我系客座教授；香港合榮實業有限公司董事長總經理李森能先生為我系的顧問教授。日本正和株式會社取締役董事彭毅先生為我系客座副教授。
為了實現學校創辦世界一流大學的總目標，自動化系于2001年10月15日正式邀請何毓琦等6位國內外著名學者，組成了清華大學第一個講席教授組，并在此基礎上組建了智能與網絡化系統研究中心。該中心由美國哈佛大學講座教授，美國工程院院士，中國科學院、中國工程院兩院外籍院士、著名華裔科學家何毓琦教授和中國科學院、中國工程院兩院院士，中國工程院院長、美國工程院外籍院士宋健教授擔任首席科學家，西安交通大學特聘教授管曉宏教授擔任中心主任，自動化系副主任張佐副教授擔任中心副主任。講席教授組成員包括陸寶森教授（美國康涅狄格大學BRC研究中心主任、講座教授），曹希仁教授（香港科技大學教授，香港科技大學網絡研究中心主任），龔維博教授，（美國馬塞諸薩大學教授），管曉宏教授，嚴厚民教授（香港中文大學教授）。該中心的宗旨是在智能與網絡化系統領域開展世界一流水平的科學研究，培養和訓練世界一流水平的年輕教師和研究生。該中心學者和科學家將發揮集體智慧，將中心辦成智能與網絡化系統領域的世界一流的研究機構。
自動化系座落于清華大學中央主樓，擁有全部第4、5、6和7層以及部分第8層在內的約6000平方米的使用面積�，F設有控制理論及應用、系統集成技術、信息處理技術、過程控制技術、系統工程和電子及檢測技術6個研究所；系機關設有業務、黨務人事和行政財務3大辦公室。
在自動化系實力雄厚的師資隊伍中，不僅有一批享譽國內外的老教授，還擁有一批中青年骨干教師，隊伍結構合理。目前，教職工總數160多人，其中有中國科學院院士和中國工程院院士各1人，教授和研究員42人，副教授、副研究員和高級工程師62人，講師、工程師和助研25人；全系在校本科生760人，博士生133人，碩士生221人。
自動化系現有10多個設備先進的實驗室，包括國家863高技術領域的計算機集成制造系統（CIMS）工程研究中心、國家重點實驗室智能技木與系統實驗室智能信息處理分室、電子技術實驗室、計算機原理實驗室、控制理論實驗室、運動控制系統實驗室、自動檢測及自動化儀表實驗室、過程控制實驗室、計算機控制系統實驗室、清華-Festo自動化技木中心、清華－NEC單片機研究與培訓中心、清華－OMRON自動化技術實驗室、清華－Rockwell自動化實驗室、多媒體與網絡實驗室、清華大學與清華紫光合建的智能交通系統聯合實驗室等等。這些實驗室在我系的教學、科研工作中都發揮了重要的作用。
自動化系十分注重課程和學風建設。近年出版了各種教材和專著31部；開出的技術基礎課和專業課程中，校級一類課1門，系級一類課5門。為此曾榮獲清華大學教學優秀成果一等獎4次、二等獎34次。在教育部（原國家教委）組織的我國歷史上第一次全國普通高等學校優秀教學成果獎評選中，清華大學所獲的兩項國家級特等獎均出于自動化系。在1997年普通高等學校國家級教學成果獎中，自動化系教師獲特等獎1個、二等獎2個。學生中每年獲市級、校級先迸集體、優良學風班和甲級團支部稱號的班級在全校也位列榜首。
自動化系學生積極開展課外科技活動，踴躍參加各項科技大賽，多次榮獲清華大學挑戰杯科展團體總分第一名，在各種類型的建模、物理、計算機等大賽中獲得好成績，在1997年日本舉行的機器人大賽（大學生組）中獲最佳技木獎。通過這些科技活動，拓寬了學生的專業面，培養了學生的動手能力。自動化系學生積極參加文藝、體育活動，一年一度的一二。九文藝匯演給同學們提供了施展才華的機會；廣大同學積極參與群眾性的體育活動，曾創下馬約翰杯校田徑運動會四連冠的紀錄。自動化系是一個大家庭，全系同學在自覺、自律、自強的自動化精神的激勵下，在德、智、體、美各方面都能得到健康發展。本系畢業生歷年供不應求，深造和求職的選擇余地很大。近幾年每屆畢業生約70％以上被免試錄取為直讀的博士或碩士研究生，其余同學根據雙向選擇在科研院所、高校、國家重點企事業單位和公司找到能發揮自己所學專長的滿意的工作崗位。
自動化系還得到了社會各界的關注與支持，由各單位及學校提供的各種獎學金多達30余種，獎勵在學習和其它活動中做出突出成績的學生。此外學校和系還為學生提供了各種勤工助學的機會。幫助學生接觸社會、了解社會并最終服務社會。