化工学院是1953年由清华大学化工系为基础，以石油化工为特色的专业学院。经过近50年的建设，目前已经在化学工程与工艺、过程装置与控制工程、环境工程、应用化学四个专业招收本科生。化工学院师资力量雄厚，有院士1名、博士生导师10名、硕士导师39名、教授20名、副教授23名。学院有化学工艺、化学工程、工业催化、应用化学、生物化工五个二级学科的博士授权点，具有化学工艺、化学工程、工业催化、应用化学、生物化工、环境工程、化工过程机械七个硕士授权点，其中化学工艺学科为国家重点学科；拥有重质油加工国家重点实验室、全国工科本科化学教学基地。本科教学以培养厚基础、宽专业、重素质为特色的复合型高素质人才。从2000年开始，化工学院每年选拔部分品学兼优的大学三年级学生与新西兰Canterbury大学联合培养，到Canterbury大学完成其余的课程学习，并可获得Canterbury大学工学学士学位。