在本科教学安排中,学生除学习基础课程外,还要学习系列技术基础课程与专业课程以及自动化技术选修课程。此外,学生还要参加教学实验、电子工艺实习、电子课程设计、专业实践、综合论文训练等实践环节。计算机技术的学习和应用在自动化系受到特别的重视。

从1993级开始,自动化系本科生实行了学分制。1995级开始实行本科-硕士分阶段有统筹的培养方案。为了进一步加强基础,拓宽专业面向,自动化系所在的信息科学与技术学院于2003年开始实行按大类的培养方案:院内的五个专业(自动化、电子信息工程、电子科学与技术、计算机科学与技术、计算机软件)在前两年使用统一的教学平台,三年级起再分专业培养。自动化系本科高年级的选课方向暨研究生的研究方向主要有:控制理论与控制工程专业方向,系统工程专业方向,模式识别与智能系统专业方向,检测技术与自动化装置专业方向,导航、制导与控制专业方向,企业信息化系统与工程专业方向和生物信息学专业方向。

自动化系非常重视课程建设,校级和校系共建的各类精品课程达28门,本科课程“电子技术基础”入选国家级、北京市精品课。本系十分注重课程和学风建设。近年出版了各种教材和专著44部,被国内大学广泛采用,并出版了教育部已经认定的“控制科学与工程”学科的两本研究生教学用书;自动化系曾荣获国家级和省部级教学成果奖21项,清华大学教学优秀成果一等奖6项、二等奖34项。在教育部组织的第一次全国普通高等学校优秀教学成果奖评选中,清华大学所获的两项国家级特等奖均出于自动化系。在1997年普通高等学校国家级教学成果奖中,自动化系教师获特等奖1项、二等奖2项。自动化系郑大钟教授由于其在自动控制教育方面的突出贡献,2000年获亚洲控制会议颁发的控制教育奖。