根据依托清华大学机械工程学科群，构建机械工程实验教学中心的指导思想，以国家工科机械基础课程教学基地为基础，清华大学机械工程实验教学中心 由机械工程学院的相关实验室整合而成，中心拥有工程图学实验室，机械创新设计实验室，CAD教学中心，制造工程实验室，测控技术实验室，汽车结构系统分析实验室，汽车机电系统实验室，汽车造型设计实验室等8个实验室。这8个实验室都依托相关的学科而建设，伴随着学科的发展而发展，实验室与学科的建设和发展同步。

当初，机械工程学系分设三个（教研）组，即动力工程组、机械制造工程组、飞机及汽车工程组（1934年改成航空工程组）。

1938年，因为抗战学校南迁，西南联合大学工学院在昆明继续开展教学，除课堂教学外，机械工程学系还在设备条件不足的情况下组织实习和研讨。是年秋，航空工程组独立出去建立航空系。期间，机械工程学系开始设置机械制图工程组。

1945年抗战胜利后，西南联大的三校分别复校。到1946年10月开学时，清华大学机械工程学系系馆建筑和设备基本恢复到抗战前的情况。