能源与动力工程系下设“热能工程”、“工程热物理”、“燃气轮机”、“流体机械及工程”和“热能动力仿真与控制”5个研究所，建有“清华大学燃烧能源中心”。

能源与动力工程系始终坚持面向本领域世界科技发展前沿，面向国民经济建设主战场，面向国家重大需求，开展高水平基础研究和关键技术攻关，在热流科学理论创新、重大技术突破、科技成果转化等方面成就斐然，取得了以600MW 超临界循环流化床锅炉技术、极端条件下主动热防护理论与关键技术为代表的一大批科研成果，获得国家级科技奖励26项，省部级科技奖励130余项，为国家能源、动力、国防、航空、航天及环境保护等领域的发展做出了重要贡献。

目前能源与动力工程系主要的科研方向包括以下几个方面：

热流科学

➢极端条件热质传递

➢热物性与循环

➢湍流力学与多相流

➢燃烧科学基础

清洁能源

➢化石燃料转化利用

➢新能源与储能技术

➢二氧化碳捕集、利用与封存技术（CCUS）

➢氢能

先进动力

➢燃气轮机

➢空天动力

➢航海动力

➢新型动力

能源系统

➢先进测量技术

➢能源系统建模与仿真

➢人工智能赋能能源技术

➢能源战略

2020年到2024年，能源与动力工程系取得了丰硕的研究成果：

➢获得国家科技奖励 19 项

➢新增承担和参与国家各级科研项目 300 余项

➢新签科研合同总额达 14.1 亿元

➢授权发明专利 457 项

➢出版教材和专著 10 余部

➢发表高水平研究论文 1900 余篇

➢其中 SCI 收录 1200 余篇

➢科技成果处置 24 项

➢交易金额 4700 余万元

实施并完成了多项重大科技成果的产业化，创造产值百亿元以上，建立了成熟的产学研合作体系。