科技创新教育是学校育人工作的重要一环。多年来，学校积极营造校园创新氛围，探索出“全过程累进支持，全方位资源匹配”的工作体系，引导学生个性发展，充分发挥课外创新实践的优势，在培养“高素质、高层次、多样化、创新型”的拔尖创新人才方面形成了独具特色的工作传统并取得了显著的成绩。
校园内形成了以“挑战怀”为龙头的学术科技赛事体系，每年吸引超过5000名学生参加。创新探索“赛课结合”模式，将课外赛事活动与第一课堂有机结合，激发学生学术志趣与实践能力。设立本科生海外学术研修支持计划（“闯世界”计划），累计支持2700余名学生前往国际知名学术机构进行研修，覆盖全校所有的本科生院系。2022年起设立大学生“追光计划”专项，以高水平科学问题为牵引，培育高水平学生科技创新团队，目前共三期“追光计划”累计支持10余支团队，覆盖超20个院系共200余名同学。设立大学生学术研究推进计划（学推计划），累计支持1500余个学生自主研究项目。以培养人为核心，重点建设了两个创新人才因材施教平台——星火计划和学生科技兴趣团队：作为校内最具创新潜质的学生群体，星火计划已经培养了887名学员，累计自主立项1500余项，发表学术论文400余篇，参加高水平国际会议200余人次，并涌现出一批代表性人物，星火计划学员中走出了46名清华大学本科生特等奖学金得主、11位全国“挑战杯”特等奖得主，在学生科研领域发挥重要作用；联合国内外知名企业与科研机构共同组建的19支学生科技兴趣团队，覆盖校内1500余名学生，涉及能源环境、信息技术、先进制造、创意设计等诸多领域。
经过多年不断的努力，学校在学生课外科技活动方面的投入和努力取得了骄人的成绩，清华大学七次获得全国“挑战杯”学生课外学术科技作品竞赛团体总分第一名，是迄今为止“挑战杯”夺冠次数最多的高校。清华大学学生超算团队于2015年、2018年两度包揽三大国际大学生超算竞赛ASC、ISC、SC的冠军，使清华成为全球唯一实现超算比赛“大满贯”的高校，目前累计获得18次世界冠军。
