根据党和国家的人才总体战略以及清华大学的发展定位，满足国家和社会发展对拔尖创新人才的迫切需要，2009年，清华大学推出了“清华学堂人才培养计划”（以下简称“学堂计划”），首批建立清华学堂数学班、物理班、化学班、生命科学班、计算机科学实验班和钱学森力学班，并以清华大学标志性建筑之一清华学堂作为专用教学场所，努力探索拔尖创新人才培养模式。2010年，清华大学被批准开展国家教育体制改革试点项目“基础学科拔尖学生培养试验计划”（以下简称“拔尖计划”）。
学堂计划的总体目标：遵循基础学科拔尖人才成长的规律，构筑基础学科人才培养特区，激励最优秀学生投身于基础学科研究，努力使受计划支持的学生成长为相关基础科学领域的领军人物并逐步跻身国际一流科学家队伍，为国家培养一批学术思想活跃、国际视野开阔、发展潜力巨大的基础学科领域未来学术领军人才，同时带动学校人才培养的深层次改革和体制机制创新，促进整体人才培养质量的进一步提高。
2017年增加世界文学与文化实验班，2019、2021年计算机科学实验班增加人工智能方向和量子信息方向，2021年哲学班加入，经济学班2022年秋季开班，学堂计划进一步拓展了拔尖创新人才培养的学科格局，有利于进一步促进学堂各学科间的交叉创新，实现更广泛学科拔尖人才培养的引领。其中数学班、物理班、化学班、生命科学班、钱学森力学班、计算机科学实验班、哲学班和经济学班先后入选教育部“拔尖计划2.0”人才培养基地。
