1955年清華在台建校，圖書館最初於行政大樓內成立原子科學研究所圖書室，後續陸續增設數學資料室及中日文資料室等。隨著師生及書籍雜誌量增加，1968年「紅樓」館舍落成，其紅磚外觀與噴水池成為當時校園地標。1985年圖書館遷入第二綜合大樓，此時期見證了館務自動化與電子化的起步。現今的總館位於2013年正式啟用的學習資源中心(旺宏館)，引進了智慧化圖書管理系統，提供便利的自助借還書與空間預約服務。館內除了豐富的館藏，還設有清沙龍、夜讀區及校史展示區等。除了圖書館總館，清大圖書館還擁有完善的分館體系，包括人社分館、數學分館、物理分館等化學圖書室。2016年與新竹教育大學合校後，南大分館也加入服務行列，提供更為廣泛的教育與藝術類資源。