心理学系第一任主任是唐钺。自1930年起，系主任先后由孙国华、周先庚轮流担任。受美国近代实验心理学流派的影响，心理学系强调心理学基础理论的教学与研究，开设的课程侧重自然科学。心理学系还建立了普通心理学实验室和实验心理学实验室，研究重点放在心理学基础理论的研究。1932年，设立了心理学研究所(后改为研究部)，开始招收研究生。1934年院系调整定型时，清华大学心理学系是清华大学理学院六大系之一。
在西南联大时期，清华大学心理学系并入联大文学院哲学心理学系，改为心理学组，仍兼受清华理学院领导。1952年院校调整以后，心理学系随理学院并入北京大学。
清华大学心理学系曾经有过辉煌的历史，为我国培养了一大批心理学的领军人物，当时在心理学系任教的著名学者有唐钺、孙国华、周先庚、沈履、陈立等人，他们都是中国心理学史的缔造者。心理学系几经风雨，其间还培养了一批著名科学家。如，我国家畜人工授精技术的开拓者和传播者，1931级的郑丕留;现代试管婴儿之父、美国科学院院士，1933级的张民觉;著名心理学家，1935级的曹日昌，我国最早将辩证唯物主义应用于心理学研究的倡导者之一，为我国心理学科的兴建和发展做出了重要贡献。他们将清华精神带向世界，并为清华人树立了光辉的榜样。
1979年10月，清华大学建立教育研究室(后改为教育研究所)，下设应用心理学研究室。1987年，清华大学建立了高校最早的学生心理咨询中心，为学生提供专业的心理服务，并开设了《青年心理学》《社会心理学》、《健康心理学》、《认知心理学》、《咨询心理学》等课程，在引导学生身心健康发展、提高学生整体素质的教育过程中，起到了必不可少的作用。2000年教育研究所设立了心理学研究室。2003年拥有了应用心理学系硕士点。陆续培养出心理学专业的研究生40多人。2006年4月，清华大学人文社会科学学院批准成立心理学与认知科学研究中心，为开展前沿的心理学理论研究提供很好的平台。2007年12月，清华大学成立由谢维和副校长为组长，李强、钱颖一、彭凯平等为成员的心理学筹备工作小组，2008年5月，凝聚着几代人努力的清华大学心理学系终于恢复建立。
为进一步拓宽复建后的心理学系的国际视野，推动清华大学在心理学领域的国际合作，充分利用外部资源，开展跨学科前沿性研究，2008年5月学校成立“清华大学-伯克利心理学研究中心”，重点加强心理学系在复建中与伯克利加州大学的合作。
复建后的心理学系将秉承清华大学的优良传统，充分利用清华大学的多学科优势，积极开创跨院系合作研究和人才培养的新模式，不断提高心理学教学和研究水平，加强国际合作与交流，争取早日建设成为国内一流的心理学创新型人才培养基地和高水平学术研究基地。
