清华大学机械工程系的课程设置旨在培养学生的综合素质、专业基础、实践能力及创新意识。主要课程和环节包括：

人文社科通识教育课程

思想政治理论课

体育课程

外语课程

文化素质课

写作与沟通课

军事理论与技能训练等

自然科学类基础课程

微积分

线性代数

概率论与数理统计

复变函数

高等线性代数

大学物理

物理实验

大学化学

物理化学

现代生物学等

信息技术基础课程

计算机硬件技术基础

计算机程序设计基础

计算机文化基础

实用软件技术基础

电工和电子技术

信号与系统等

智能制造与装备大类核心课程

机械科学与技术导论

机械设计基础

制造工程基础

控制工程基础

测试与检测技术

工程材料

理论力学

材料力学

传热学与热力学

流体力学

人工智能导论等

专业限选课程

机械材料学

现代设计技术

制造工程信息技术

有限元分析

互换性与技术测量

大数据与人工智能等

方向探索课程

智能制造与机器人

微纳制造与IC装备

生物制造与医疗装备等

实践环节

设计基础实践

制造基础实践

智能机电系统实践

设计制造综合实践

暑期社会实践

生产实习等

清华大学机械工程系的课程覆盖了从基础科学到专业技术的广泛领域，并强调实践与创新能力的培养。毕业生通常具备较强的综合素质和工程实践能力，能够在机械工程及相关领域进行技术管理以及软硬件系统的设计与开发工作。