数学是世界发展与国家发展的必需科学分支，是科技发展的根基，同时也是打开世界的钥匙。伟大的数学家华罗庚曾经说过：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日用之繁，无处不用数学”。在当今高科技时代，数学科学在与人类日常生活有关的科学技术中应用之广泛，在当今国际科技和人才竞争力方面的重要地位人尽皆知。随着经济与社会的发展，各行各业对数学人才的需求将会越来越大，其发展前景十分广阔。

清华大学把人才培养作为教师的第一学术责任，数学科学系把这一点落实到教学安排和培养计划等各个环节中。在教学上，特别重视让学术带头人担任本科一、二年级的基础课和三、四年级的专业课的教学工作，如安排长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者、资深长聘教授讲授以及聘请海外著名教授讲授本科生基础或专业课程。从2017年开始，数学科学系为每位新生配备了导师，对学生们在大学期间的学习和生活给予悉心指导和帮助。

清华大学数学科学系本科生的培养按照因材施教、灵活管理的原则，设计了三大类培养方案：“数学与应用数学专业本科培养方案”、“清华学堂数学班培养方案”、“丘成桐数学英才班培养方案”。其中的“丘成桐数学英才班”项目从2018年开始招生，面向全国高中二、三年级的学生，其目的是选拔具有数学天赋的青少年学生，通过因材施教使他们尽早进入数学研究领域。而其中的“清华学堂数学班”项目属于教育部“基础学科拔尖学生培养试验计划”，由丘成桐先生任首席教授。该项目每年从数学科学系本科生中选拔20位左右具有较高数学天分并有志于以数学科学研究为终生事业的学生，创造机会让他们跟随数学科学主流方向的国际大师学习与工作，使之迅速成长为有影响力的数学家。

国际化是清华大学数学科学系培养学生的一个重要特色。清华学堂数学班和丘成桐数学科学中心每年邀请一批国际著名学者来清华开设数学基础和专业课程，学生通过听课、参加讨论班和学术讲座与国内外著名学者进行交流，在他们的指导下学习和做科研训练。同时，数学科学系每年会根据学生对专业知识学习和科研训练的需求，通过学堂数学班项目选派并资助部分本科生赴欧美等境外名校，在相关导师的指导下研学。2018年数学科学系有40名本科毕业生赴欧美等地一流大学继续深造，攻读博士或硕士学位，其中大部分学生获得了全额奖学金。这些大学包括哈佛大学、普林斯顿大学、斯坦福大学、麻省理工学院、芝加哥大学、加州理工学院、加州大学伯克利分校、巴黎高师、巴黎六大等。2018年数学科学系共有40名本科生出国（境）参加联合培养及学术交流项目，其中12人赴巴黎高师、哈佛大学等高校交换学习、毕业设计、攻读学位；14人参加“闯世界”计划海外实习项目，分赴欧美著名高校进行为期1-3个月的研学；4人参加清华大学优秀本科生牛津暑期项目；10人参加国际文化交流、文化浸润等活动。

数学科学系还拥有教育部和国家外专局批准的“111引智计划”基地，开展与法国知名高校(包括巴黎高师、巴黎高工、巴黎第六大学、巴黎第七大学、巴黎第十一大学、法国国家科学研究中心和巴黎高等科学研究院等法国著名高校和科研机构)在数学领域的合作。经过十年的建设，现已成为国际上有影响力的中国优秀数学青年人才的培养基地。该基地已设立的四个方向为“数论与算术几何”、“分形几何与调和分析”、“概率论及其应用”和“动力系统”，这四个方向均为当今国际上活跃的前沿数学研究领域，方向负责人也是国际上在该领域的学科领头人。截至2018年已派出70名学生到巴黎第六大学、巴黎第七大学、巴黎第十一大学、巴黎高师、巴黎高工等国际一流高校，师从国际著名专家。目前这批学生已在各自的研究领域取得了优异的成绩并具有一定的学术影响力。