1911年4月29日，清华学堂在清华园正式开学。这就是清华历史的开端，以后学校规定每年四月最末的星期日为校庆日，延续至今，台湾的新竹清华大学也在同一天举行校庆。
1909年清政府在北京设立游美学务处，由外务部会同学部共同管辖，负责选派游美学生和筹建游美肄业馆。鉴于当时各省建立新制学堂不久，从这些学校学生中考选合格的直接留美生，难以满足按计划每年招考一百名的需要。游美学务处拟专设正规的留美预备学校，先在国内有计划地训练培养，以便择其优者送美留学。 1910年11月，游美学务处提出改革游美肄业馆的三项办法：一、将游美肄业馆的学生名额增至五百名；二、学制定为八年，分中等、高等两科，各四年制；三、“高等科分科教授，参照美国大学办理”，毕业生“不仅限于留美一途”（后来事实上所有毕业生一律留美）。同时呈请将游美肄业馆改名为清华学堂。 1911年2月，游美学务处和肄业馆迁入清华园，正式将肄业馆改名为清华学堂。清华学堂设正副监督（相当于正副校长）3人，由游美学务处的总办周自齐和会办范源濂、唐国安分别兼任。
1911年3月，清华学堂的学生在北京宣武门内学部举行了入学复试，共有468名学生参加复试，其中有由各省经初试录取后保送的184名、在京招考的学生141名和上一年备取的留美生143名。这批学生全部合格入学，其中五分之三被编入中等科，其余入高等科学习，成为清华最早的一批学生。他们当中有许多后来成为著名的学者，如化工专家侯德榜、哲学家金岳霖、中国真菌学的创始人戴芳澜等。金岳霖先生是经过两次初试才参加复试入选的，中等科没有考取，反而考取了高等科，这在清华的招考历史上算是一件趣闻。金岳霖先生在清华园只待了三年便留美了，后来他回忆道：“重要的东西是头一场考试：国文、算学、英文。英文我觉得不怕，算学靠运气，怕的是国文。我在湖南考过留美预备的中等科。湖南的国文题目是《‘士先器识而后文艺’论》，我不知道这是唐朝裴行俭的话，落选了。北京考场的国文题目是《人有不为而后可以有为义》，这就好办了……我考取了（指高等科）。”
将游美肄业馆改名为清华学堂的劄文
各省保送的名额数量因其分摊赔款的多少而定。清华经过公开考选，录取的学生质量是好的，但也有一些鱼目混珠者。因为实际上其中有一部分名额把持在地方官绅势力之手，他们的子弟常被优先录取。以至在后来的清华学生中，兄弟、叔侄、舅甥联袂入学者颇不乏其人。如曹汝霖的儿子是顶替新疆省的名额，未经考试送入清华的。到1925年以后，清华的大学部全部采取公开招考的办法录取新生，一些成绩优异的清寒子弟才得以进入清华之门。由于清华学校收费少、名声大，所以报考的人很多，几千人中只取几十人，百里挑一。
由清政府管辖的清华学堂，虽然在教学上“所有办法均照美国学堂”，但在行政管理上还是封建王朝的一套。清华校名全称是“帝国清华学堂”，英文校印用Tsing Hua Imperial College。入学考试时，学堂正监督周自齐穿着清朝官服高坐堂上，旁边考试官按省籍唱名：“浙江听点”、“江苏听点”……周自齐就用朱笔点名，十足的科举考场习气。那时的学生，嘴里讲的是洋文，脑后却拖着长长的辫子。
尽管如此，清华学堂一开始就树立了严谨的学风，无论是教学还是生活上都要求学生十分严格。入学堂不久即行甄选和筛汰学生，有未通过甄别考试被退学者，有假满未到学堂上学被开除者。学生在清华是幸运的，在学习及设备上、在住宿和生活上都享受着较为优越的条件。学生入学后所花费用不多，学宿膳费免交，一个学期只交体育费一元，以及预交期终可退还的赔偿费五元，七块钱一月的伙食（相当于当时一个工人的月薪）。清华学生衣着方面较朴素，大都竹布长衫、布袜、布冠。由于清华远处城郊，加上学校斋务处的严管，所以清华学生在生活上比较循规蹈矩，养成了简朴的风气。
清华学堂开学后不久，1911年10月辛亥革命爆发，11月学堂即宣布停课，清华学堂在清朝仅办了一个学期。半年后重新开学，按照当时北京政府教育部通令，将“学堂”改称“学校”，“监督”改称“校长”。唐国安出任第一任清华学校的校长，周诒春任副校长。
