土木工程系是清华大学历史最悠久的系科之一。早在1916年清华学校（清华大学前身）即开始招收土木工程学科的留美专科生。1925年清华学校建立大学部，1926年学校成立工程系，含土木、机械、电子三科，由此正式揭开土木工程系的历史。1928年，清华学校更名为“国立清华大学”，设文、理、法、工四个学院，16个系，其中有土木工程系。
1937年抗日战争爆发后，土木工程系随学校南迁长沙、昆明，以本系为主成立西南联合大学土木工程系，设结构、铁路道路、水利、市政卫生四科。1946年土木工程系迁回清华园。
新中国成立后,1952年全国高校院系调整，北京大学、燕京大学的土木系并入清华大学土木系，设有工业与民用建筑设计、建筑施工、给排水、暖通、建筑材料五个专业，学制5年。同年水利学科单独建立水利水电工程系。1960年与建筑系合并成立土木建筑系。
1966年“文化大革命”爆发，停止招生数年。到1970年招收第一届工农兵学员。同年，土木建筑系改称建筑工程系。
1977年恢复统一考试，招收“文革”后的第一批本科生，1978年招收“文革”后的第一批研究生。1979年暖通专业调入热能工程系。1980年建筑工程系分成建筑系、土木与环境工程系，1984年土木与环境工程系又分为土木工程系、环境工程系。1986年土木工程系增设“建筑管理”专业。
2000年，为适应形势的需要，在土木工程系和水利水电工程系的基础上成立了土木水利学院，同时在建筑管理专业的基础上组建了建设管理系。
清华大学土木工程系历任系主任:
李庆海 1946-1948
陶葆楷
1940-1946年任昆明西南联大教授兼土木系主任。
1946-1948年任清华大学土木系教授、土木系主任并代理工学院院长。
1948年在美国哈佛大学进行访问研究半年，任台湾大学土木系教授。
1949-1950年任广州岭南大学教授。
1950-1952年任北京大学工学院土木系教授，兼任卫生工程系主任。
1952-1954年任清华大学土木系教授，给水排水教研室主任。
1954-1956年任清华大学土木系教授，土木系副主任。
1957-1959年任清华大学土木系教授兼系主任
1960-1966年任清华大学土木建筑系教授兼系主任
王国周 1980-1984
江见鲸 1996.07-1997.11
刘西拉 1997.02-1998.01
辛克贵
1998.01-1998.07
1992.04-1998.02 清华大学土木工程系，副系主任
1998.01-1998.12 清华大学土木工程系，系主任
1998.11-2003.06 清华大学热电联供工程项目建设办公室，主任
2001.11-2002.01 清华大学土木水利学院，副院长
2003.06-2011.12 清华大学土木水利学院，常务副院长
袁 驷
宋二祥
1998.07-2012.01
