本系成立於民國五十三年，是清華大學在台復校最早成立的兩個科系之一，五十多年來已培育超過五千七百位優秀的學生。本系原名「核子工程學系」，核子工程是一門結合了機械、電子、材料、物理等領域的獨特學問。
為凸顯本系在機、電、材及工程物理等多元化教學研究的特殊性，並迎向未來科技中跨領域整合的潮流，於民國八十六年更名為「工程與系統科學系」，將豐富的資源投入前瞻性的跨領域教學與研究。
工程與系統科學系目前以「低碳綠能系統」與「智慧奈米系統」作為兩大發展主軸。「低碳綠能系統」組在既有的核能基礎上，積極發展中子治療、射束科學、醫學物理等多項輻射應用。除了核能，本系也深耕於低成本高效能之太陽能技術以及氫能燃料電池之開發並自108學年起加入清華-柏克萊「3+1+X」學生交流計畫，使得在低碳綠能的發展光譜上更趨完整。「智慧奈米系統」組致力開發應用於AI晶片所需的上游系統設計/演算法開發、中游製程技術與下游奈米檢測等技術。目前本系在感測器、前瞻記憶體、次世代關鍵材料/元件與積體電路設計等均有極為傑出的成果，在人工智慧AI系統所需的智慧半導體技術扮演了相當關鍵的角色。108學年也與台積電共同開設「台積學程」， 培養新世代半導體人才。期待透過完整的跨領域整合，為台灣培養未來的科技精英。
多樣化的課程選擇
多元化的明日社會，需要受過廣博訓練的現代人才。本系提供機、電、材、物理課程多樣化的選擇，課程上規劃電子、材料、熱流與應用物理等四項學術專長以及太陽能與氫能、核能、智慧晶片系統與奈米分析檢測等四項專業應用領域供學生修習，使其學有專精。多樣化的課程選擇也能提升學生進行跨領域學習的能力。
完整的工程訓練
日新月異的現代工程科技，正邁向一個多元化整合的新紀元。將電機、機械、材料、電腦、物理、化學、能源等學門的專業知識，透過科技整合來強化教學與研究功能，已成為現代工程教育與訓練之主流。有鑑於此，本系所規劃的必修課乃以基礎科學、基礎工程與專業選修為主，而其中專業科目的安排，乃針對工程科系學生而設計，提供完整且具前瞻性的教育訓練。
豐富的研究資源
本系目前擁有三座系館(工科館、工科新館、李存敏館)，近幾年來的年度研究經費平均超越新台幣一億元。多數教授從事與高科技產業相關之前瞻研究並與學術界頂尖研究機構及產業界科技大廠保持密切之合作關係，包括工研院、核研所、國家奈米實驗室、國家同步輻射中心、台灣電力公司、聯詠科技與台灣積體電路均為合作研究之對象。此外本系亦提供學生至美國阿崗國家實驗室、加州大學柏克萊分校、德州大學奧斯汀分校、伊利諾大學香檳分校、英國牛津大學與利物浦大學…等國外知名研究機構進行研究工作之機會。藉由此綿密之研究網絡，將使學生之研究潛能與創意充分發揮。
理論與實驗並重
本系特別著重「理論與實驗」相輔相成的教學。設有各類實驗室，包括：電子電路實驗室、光子與粒子實驗室、半導體元件實驗室、微系統實驗室、電漿製程實驗室、電子顯微鏡中心、熱流實驗室、材料實驗室、Ｘ光散射與繞射實驗室、雷射散射實驗室等。學生必可在其大學生涯之中，開闊知識領域及視野，培養動手做的能力，並激發其學習興趣與研究潛能。
多元且卓越的發展方向
本系畢業生以投考研究所進一步深造為主。本系主要研發領域為微型燃料電池、太陽能電池、核電工程、醫學物理、奈米材料、半導體製程與量測、微系統工程、射束科學、積體電路設計及智慧感知系統。由於本系學生在求學過程中，接受了完整且跨領域的工程訓練，在各個領域皆有相當優異的表現。由歷屆畢業生就業的情形來看，「工程與系統科學系」具有極佳的選擇性與發展性。
放眼未來，本系強調跨領域整合訓練及前瞻性科技研發的傳統，至今已造就了三千五百位投身於國內外IT產業、能源產業、 高科技研究單位、學術界及其他產業的優秀人才。面對未來全球化的挑戰，加入本系是你最好的選擇！
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