1970年，为满足国家工业发展的需要，清华大学将相关专业合并组建了自动化系。建系以来，自动化系为国家各行各业的现代化建设作出了突出贡献，已成为我国自动化领域高水平人才培养和科技创新基地，引领着中国自动化教育和控制科学与工程学科的持续创新。展望未来，自动化系将在建设世界顶尖学科道路上阔步前进，为国家经济建设及世界科技发展作出更大贡献。
自动化系的一级学科为“控制科学与工程”，1998年，自动化系获国家首批一级学科博士学位授予权，2007年被评为国家首批一级重点学科，学科综合实力强、交叉创新多、发展前景广。在2001年全国重点学科评审中，“控制理论与控制工程”和“模式识别与智能系统”两个二级学科均排名第一。在2006年、2012年两次全国一级学科的评估中，“控制科学与工程”学科名列全国第一。在2016年全国一级学科评估中， “控制科学与工程”学科被评为A+全国最高水准。目前，该一级学科下设“控制理论与控制工程”、“模式识别与智能系统”、“系统工程”、“检测技术与自动化装置”、“导航、制导与控制”、“工业智能与系统”、 “生物信息学”、“脑与认知科学”八个学科方向。
自动化系拥有高水平的师资力量，中国科学院院士2人，中国工程院院士2人，国家教学名师获得者2人。自动化系聘请了国际著名控制科学家、美国工程院院士、中国科学院与工程院两院外籍院士、哈佛大学何毓琦教授和国际著名生物信息学和系统生物学家、美国科学院院士、南加州大学W.S.Waterman教授担任讲席教授。自动化系何毓琦讲席教授组为清华大学的第一个讲席教授团组。
近年来，随着研究型大学的建设和教学改革的不断深入，自动化系结合学科“十四五”规划，确定了“智能无人系统”“工业智能”“智能健康与生物信息”“脑智能与机器智能”四大学科发展方向，并落实在高质量人才培养计划中。
自动化系在本科教学上有优良的传统和雄厚的基础，是新中国最早开设和建设自动化专业课程的高校院系之一。在一批著名学者和教学大师的不懈努力和带动下，自动化系一直是全国自动化专业教育的引领者。自动化系一直在培养环节中落实“厚、宽、实、创”的理念，充分体现本专业发展特点。为探索新型人才培养模式，进一步加强高水平拔尖创新人才的培养，充分发挥优秀教学科研团队的人才培养资源优势，结合自动化系学科交叉的特点，2020年起，自动化系设立了“脑与认知科学”“通用人工智能”“多模态智能”“智能机器人”“数字生物学与智能健康”因材施教计划，分别由人工智能领域著名学者戴琼海院士、朱松纯教授、周杰教授、张涛教授、张学工教授领衔的本科生导师团，以“小班化”、“一对一”等个性化培养模式，倾力培育具有国际竞争力的高水平智能与自动化科学和工程人才。
自动化系一贯高度重视研究生教育教学，秉持优良的教学传统，拥有国内一流的师资队伍，雄厚的教学力量。在多年的研究生教育教学过程中，自动化系秉持学校“三位一体”的人才培养理念，不断深化改革，积极开展多项研究生教育教学改革项目，深入开展研究生课程体系建设和课程改革，实施国际双学位项目，推动研究生国内外实践平台建设，创新专业学位研究生培养机制；激励研究生解决国际前沿科学问题及科学难题，并培养他们成为自动化系各项重要科研成果中的骨干力量，实现博士生论文质量的持续提升，为国家输送了一大批卓越的人才。
自动化系注重原创性交叉性基础研究，紧密围绕国家需求，服务国家重大科技创新，取得了一批原创性成果，在国家迫切需求的技术领域做出了突出贡献，具有强大的科学研究实力。自建系以来，自动化系共获得国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖共32项。
近年来，自动化系在论文数量和质量稳步提升，2000-2023年被SCI收录的论文3000多篇，其中在国际一流期刊Cell、Nature及子刊上发表高水平论文近20篇。高度重视成果转化与解决企业实际需求，2000-2023年获得国内专利授权1400多项；获得计算机软件著作权登记240多项，撰写专著90余部。
科研项目是开展高水平科学研究和支撑高质量人才培养的重要依托，也是引领自动化学科发展的重要力量。近23年来，主持或参加国家自然科学基金400余项，包括作为项目牵头单位主持科学中心项目、创新研究群体项目、国家重大科研仪器设备研制专项等；主持或参加科技部项目300多项，其中包括牵头主持国家863项目、973项目、科技支撑计划项目、重点研发计划项目。
自动化系非常重视与国外著名大学和研究机构的交流与合作，邀请国外著名学者来校讲学于合作研究，派出骨干教师到麻省理工学院、哈佛大学、耶鲁大学等著名大学进修访问，积极鼓励并支持师生参加各种国际学术会议；不少学生在本科期间就有机会赴哈佛大学、麻省理工学院、斯坦福大学、牛津大学等海外高校访问学习。很多教师在国际学术机构担任重要职务。
建系五十年来，自动化系学生工作秉承清华大学“自强不息、厚德载物”的校训和“行胜于言”的校风，传承“自觉、自律、自强”的系风，形成了“战斗、奉献、自省”的精神，并以此为核心价值观大力建设“紫冬”文化。结合当代青年成长新特点和成才新规律，系学生工作思想引领为重点，以集体建设为龙头，以体育、文艺、科技、实践就业等事关长远发展的活动为抓手，“创立典型、创造成绩、创新模式”，将新时期育人工作推向新阶段。自动化系有着优良的体育传统，一直是清华大学“马约翰杯”（马杯）的有力争夺者。2011 年至 2014 年，自动化系取得了马杯四连冠的辉煌，在 2016 年、2021 年勇夺“全满贯”，并在 2023 年再次实现马杯“三连冠”。“马杯精神，代代相传，自动化系，永远力争”的口号激励着一代代自动化人在马杯赛场上团结拼搏、奋勇争先。
截止到2023年，自动化系累计培养了14000余名学生，授予博士学位1300余名人，硕士学位4000余人，本专科学位8700余人。他们在各类工作岗位上践行爱国奉献、追求卓越的精神，涌现出了一批又一批的学术英才、兴业之士和治国栋梁，为国家改革发展与繁荣进步作出了重要贡献。据不完全统计，自动化系共有40余名在职教师及系友入选IEEE Fellow，还有多名教师和系友入选IET、ISCB、IAPR等国际学术组织Fellow。
广大系友高度关注与支持母系发展，与母系发展形成良性互动。2015年，正式成立了清华大学自动化系校友会。2013年，自动化系设立“自动化系发展基金”，随后又陆续设立常迵教育基金、方崇智教育基金、童诗白教育基金，用于接受系友和社会各界慷慨捐赠，支持自动化系长远发展。
自动化系毕业生就业选择面广、需求旺盛，广受用人单位好评，本科毕业生大部分被国内外顶尖高校录取为博士或硕士研究生。自动化系的系友广泛从事自动控制、人工智能、系统工程等领域的科学研究、教学、系统设计、新产品研制、硬软件开发，以及金融、企事业单位、国家行政部门的管理工作，也有许多系友选择创业，经营各种类型的高科技公司，为我国的自动化事业、信息产业作贡献。
