１９０９年８月，清政府设立的游美学务处招考了第一批学生准备直接送往美国，当时有６３０名考生。游美学务处宁缺勿滥，当时的报考条件颇为严格，要求考生“国文通达”、“身体强壮，性情纯正，相貌完全，身家清白”。经初试和复试，最后未足原计划的百名之额，只录取了程义法、邝煦堃、金涛、朱复、唐悦良、梅贻琦、胡刚复、金邦正、秉志、张准、王士杰等４７人，于同年１０月由唐国安率领赴美留学，成为清华历史上第一批留美生。
说到清华第一批留美生，不能不提“游美学务处”和“游美肄业馆”的由来。１９０１年美国分得“庚子赔款”中的３２００万两白银（约合２４００多万美元）。之前美国倡议用白银“偿还”，后又“独倡其议”改为以黄金结算（时值白银贬值），使中国政府再度蒙受巨额损失。清政府驻美公使梁诚本着“省一分之出款，即裕一分之国用，即纾一分之民力”，经“运动劝说”、“全力相搏”，使得美方自认所得“实属过多”，同意将其中的１０ ７８５２９６．１２元美金从１９０９年起至１９４０年止逐月退还。那么这笔还款用来干什么呢？美国伊里诺大学校长詹姆斯在给当时的总统罗斯福的一份“备忘录”中提到：中国正临近一次革命。哪一个国家能够做到教育这一代青年中国人，哪一个国家就能够“使用最圆满和巧妙的方式，控制中国的发展——这就是说，使用那从知识上与精神上支配中国的领袖的方式。”他的结论是：“商业追随精神上的支配，比追随军旗更为可靠。”美政府与清政府谈判过程中，授意梁诚所退款项不得移作它用，务必作为“广设学堂，派遣游学之用。”清政府于１９０９年６月即在北京设立了游美学务处，由外务部和学部共同管辖，招考合格学生直接送往美国留学。此外同时筹设游美肄业馆，以便经过短期训练后，每年甄别一次，“择其学行优美、资性纯笃者，随时送往美国肄业”。清政府草拟了派遣游美学生规程，呈美公使审查修改后确定：自退款的第一年（１９０９年）起，清政府在最初四年内，每年至少派留美学生１００人，如果到第４年派足了４００人，则自第５年起，改为每年至少要派５０人，直到“退款”用完为止。
继招考了第１批直接留美生后，１９１０年招考了第２批赵元任、张彭春、钱崇澍、竺可桢、胡适、庄俊、易鼎新、周仁等７０人，１９１１年招考了第３批姜立夫、陆懋德、杨光弼、卫挺生、吴康等６３人，３批直接留美生共计１８０人。这些留美生因是经过游美学务处进行“品学甄别考试”后送去留美的，故又被称为“甄别生”。
图片说明：第一批留美学生
这些直接留美生因文化程度不齐，或按程度插入美国大学的二、三年级，或入美国高级中学补习。他们都是２０岁以下的青少年男生，是在清末实行教育改革，引进西方现代教育体制后，经过了５至７年的学习，已经有了一定的自然科学基础，和以前的幼童留美生、留欧生及留日生有显著的不同。到美国后，他们能够迅速接近世界科学技术的前沿，他们中的不少人成为我国现代科学技术事业的奠基者和开拓者。这些留美生并没有像美国期望的那样成为追随美国的精神领袖，而恰恰相反，他们蕴积着更深重的对于民族耻辱的痛感，耻中国科技与文明不如西方发达国家，在他们身上集中体现了“挽既倒狂澜，作中流砥柱的气质和爱国奉献的精神 ”，无一不抱着“振兴中华”的愿望而孜孜苦学，大多放弃了在美优厚的科研条件及生活待遇，义无反顾地选择了回到祖国的怀抱。
第一批直接留美的４７人中，就有金邦正、梅贻琦二人先后担任过清华学校和清华大学的校长，为清华的建设和发展做出了贡献。梅贻琦为我国近代著名教育家，于１９３１年底发表就职演说时，他劝勉同学“记住国家危急的情势，时刻不忘了救国的重责。”他所推行的德育，主要是爱国主义和健全人格两大项。第一批留美生中有许多学界名人，值得提及的还有张准（张子高），他回国后曾在清华任教并任副校长，献身于化学教育事业６０年，为我国现代化学的先驱之一。他为我国培养了第一代高等教育界的理科人才，仅中科院化学部的学部委员中就有十多人曾是他的学生，他的学生还有不少人成为高等理科教育和科研的领导。
