过程控制实验室是清华大学一级实验室。 实验室的设备和实验涵盖了从典型流程对象到传感器、执行器和控制器的过程控制系统所有主要环节，也包含了从简单到复杂、从传统到现代的多数典型过程控制技术。

控制理论实验室主要承担国家级精品课《自动控制理论》课程实验，同时开设了独立实验课程《控制理论专题实验》。实验室主要设备有自行研制的模拟仿真实验箱、自行研制的小功率随动控制系统、直线倒立摆和旋转运动控制系统等。

宽带数字媒体技术实验室建于2001年，本实验室以视频处理及通信为主要的科研教学方向，包括流媒体的传输与控制、光场处理及立体视频、P2P流媒体应用、网络融合及其关键技术研究等

电力电子与运动控制实验室主要为电力电子技术和运动控制系统等课程服务。本实验室自行设计和开发实验平台19套，并引进了大量具有先进技术的自动化设备和网络控制平台，如ControlLogix控制器、工业变频器等。

工厂自动化与网络化控制分室主要承担基于PLC的工业控制系统的实验教学及计算机网络与多媒体技术相关的实验教学。实验室配备了众多的实验教学设备，包括球杆控制系统、电梯模型控制系统、生产流水线模型等。

“传感器与检测”分室主要从事传感器和各种参数检测技术以及现场总线技术的教学和研究。实验室多年来得到德国P+F公司在传感器和AS-i总线实验设备方面的捐赠。

实验室建设硬件在环的半实物混合仿真平台，用于航空航天等多变量、非线性和强耦合系统的建模、仿真与控制问题的教学和研究。

计算机软件分室承担了软件课程的实验教学任务，是学生学习软件和计算机操作的实践基地。同时实验室是中心的计算机房，用于本系本科生的教学上机。

机器人分室是实验教学中心的一个“研究型”实践教学基地，以机器人控制实验、SRT项目、国内外机器人竞赛三者相结合为特色，以RoboCup中的相关研究为手段培养本科生在实践中掌握和综合运用知识，并培养创新精神和合作能力。

嵌入式系统分室主要承担各类嵌入式系统的教学与研究工作。实验室有自行研制的ARM9实验平台20套、美国TI公司赠送的DSP开发平台37套以及NEC公司赠送的单片机实验平台30套。

现代电子学实验室是为电子技术相关课程的实验教学和实践教学服务的专业教学实验室，是清华大学一级实验室。实验室配备常用电子仪器、常用的元器件以及先进的实验套件。

为连续工业过程提供一套具有高度逼近实际生产过程的虚拟被控对象和综合自动化控制系统的兼具研究新理论、开发新技术和进行面向大型生产过程综合自动化实验设计和研究的综合实验研究平台。

无人机实验室是为无人机控制的实验教学和科研服务的实验室。实验室配备一套三自由度无人直升机实验平台和多套四旋翼无人直升机实验平台，支持了无人机视觉定位控制、无人机群协同控制等实验教学和学生科技活动。

机器人生产线实验室成立于2008年，是为机器人控制的实验教学和学生创新能力、综合能力培养服务的实验室，实验室配备一整套以传送线为传输设备、机器人为操作主体的分层递阶控制的多机器人装配平台。