在學科建設上，天津大學形成了以工為主、理工結合，經、管、文、法、教育等多學科協調發展的學科布局。學校設有工學、理學、管理學、教育學、經濟學、醫學、文學、法學、哲學、藝術學等學科門類，擁有壹級學科國家重點學科7個（覆蓋21個二級學科），二級學科國家重點學科8個，二級學科國家重點（培育）學科2個，天津市重點學科27個。 國家重點學科 壹級學科化學工程與工藝光學工程儀器科學與技術材料科學與工程建築學水利工程管理科學與工程 二級學科流體力學機械設計及理論動力機械及工程電力系統及其自動化微電子學與固體電子學通信與信息系統檢測技術與自動化裝置結構工程國家重點培育學科壹般力學與力學基礎技術經濟及管理 註：二級學科國家重點學科未列出壹級學科國家重點學科已覆蓋的21個二級學科
天津市重點學科（27個）：教育學、數學、化學、力學、機械工程、光學工程、儀器科學與技術、材料科學與工程、動力工程及工程熱物理、電氣工程、電子科學與技術、信息與通信工程、控制科學與工程、計算機科學與技術、建築學、土木工程、水利工程、化學工程與技術、船舶與海洋工程、環境科學與工程、生物醫學工程、城鄉規劃、風景園林、軟件工程、管理科學與工程、工商管理、公***管理 壹級學科碩士點 類別學科名稱人文社科類哲學應用經濟學法學馬克思主義理論教育學理學數學物理學化學生物學 工學力學機械工程光學工程儀器科學與技術材料科學與工程動力工程及工程熱物理電氣工程電子科學與技術信息與通信工程控制科學與工程計算機科學與技術建築學土木工程水利工程化學工程與技術船舶與海洋工程環境科學與工程生物醫學工程城鄉規劃學風景園林學軟件工程 管理學管理科學與工程工商管理公***管理 藝術學美術學設計學 醫學藥學 壹級學科博士點 類別學科名稱理學數學化學生物學 工學力學機械工程光學工程儀器科學與技術材料科學與工程動力工程及工程熱物理電氣工程電子科學與技術信息與通信工程控制科學與工程計算機科學與技術建築學土木工程水利工程化學工程與技術船舶與海洋工程環境科學與工程生物醫學工程城鄉規劃學風景園林學軟件工程 管理學管理科學與工程工商管理公***管理 二級學科博士點（1個）：職業技術教育學
博士後流動站（23個） 化學力學機械工程光學工程儀器科學與技術材料科學與工程動力工程及工程熱物理電氣工程電子科學與技術信息與通信工程控制科學與工程計算機科學與技術建築學土木工程水利工程化學工程與技術船舶與海洋工程環境科學與工程生物醫學工程管理科學與工程工商管理數學 城鄉規劃學 學科排名 在2014年6月《泰晤士報高等教育副刊》公布的亞洲大學排名中，天津大學位列內地高校第11名。
在教育部學位與研究生教育發展中心公布的2009-2011年學科評估結果中，天津大學***23個學科參評，14個學科（約60%）進入全國前10，較上壹輪增加2個。8個學科（約35%）進入全國前5，較上壹輪增加1個。其中化學工程與技術學科再次蟬聯全國第1，實現三連冠；管理科學與工程學科由上輪第8升至全國第2；儀器科學與技術、光學工程和建築學等3個學科分別位居全國第3；船舶與海洋工程學科位居全國第4；水利工程和風景園林學等2個學科分別位居全國第5。 學科名稱 第三輪排名 學科名稱第三輪排名化學工程與技術 1 環境科學與工程 8 管理科學與工程 2 力學 9 儀器科學與技術 3 生物醫學工程 12 光學工程 3 材料科學與工程 14 建築學 3 軟件工程 16 船舶與海洋工程 4 工商管理 17 水利工程 5 電子科學與技術 17 風景園林學 5 控制科學與工程 17 動力工程及工程熱物理 6 機械工程 18 城鄉規劃學 6 信息與通信工程 20 電氣工程 8 計算機科學與技術 26 土木工程 8 質量工程 學校按照“形上形下、達材成德”的理念，致力於培養具有家國情懷、全球視野、創新精神和實踐能力的卓越人才。擁有國家級精品課程42門；國家級雙語教學示範課程6門；國家級第壹類特色專業建設點20個；國家級第二類特色專業建設點4個，戰略性新興產業相關特色專業2個。
天津大學擁有國家級專業綜合改革試點項目4項；國家級人才培養創新實驗區10個；國家級“十二五”規劃教材13種（參編2種）；並有國家級工程實踐教育中心12個；國家級實驗教學示範中心6個和“國家大學生文化素質教育基地”、“國家示範性軟件學院”、“國家集成電路人才培養基地”，是首批“國家大學生創新性實驗計劃”入選學校。 2011年，天津大學精密儀器與光電子工程學院入選教育部15所國家試點學院之壹。
國家級特色專業（建設點）（26個） 批次專業名 第壹批電子科學與技術港口航道與海岸工程工商管理電子信息工程第二批化學工程與工藝建築學測控技術與儀器工程管理電氣工程及其自動化數學與應用數學 第三批材料科學與工程機械設計制造及其自動化土木工程制藥工程船舶與海洋工程 第四批應用化學信息工程水利水電工程工程力學第六批材料成型及控制工程熱能與動力工程通信工程軟件工程建築環境與設備工程 第七批生物醫學工程環境工程 國家級精品課程（42門） 序號 課程名稱課程負責人序號課程名稱課程負責人1電工學王萍22材料力學性能王吉會2材料力學亢壹瀾23理論力學賈啟芬3制藥工藝學元英進24工程振動與測試劉習軍4通信原理侯春萍25無機化學(工科)崔建中5化學工藝學米鎮濤26弧焊電源及控制胡繩蓀6精細有機合成化學及工藝學馮亞青27工程成本規劃與控制王雪青7質量管理何楨28機械制造技術基礎張世昌8金屬工藝學楊玉虎29測控電路張國雄9基礎工業工程齊二石30化工分離過程姜忠義10光電圖像處理劉文耀31中國古建築測繪王其亨11精密機械設計基礎裘祖榮32鋼結構丁陽12建築設計基礎彭壹剛33生物醫學光子學趙會娟13電視原理侯正信34機械原理與機械設計陳樹昌14化工原理及實驗賈紹義35管理統計學劉金蘭15運籌學吳育華36合金固態相變趙乃勤16電路基礎孫雨耕37有機化學（工科）張文勤17工程光學郁道銀38光電子技術姚建銓18國際工程合同管理張水波39化工設計王靜康19大氣汙染控制陳冠益 40材料現代研究方法杜希文20計算機網絡基礎孟昭鵬41水工建築物張社榮21物理化學周亞平42反應工程辛峰國家級實驗教學示範中心（建設點）（6 個）：化學化工實驗教學中心、機械工程實踐教學中心、力學工程實驗中心、電氣電子實驗教學中心、 精密儀器與光電子實驗中心和材料科學與工程實踐教學中心 （註：上述6個中心2012年又獲批天津市普通高等學校實驗教學示範中心）
國家級工程實踐教育中心（12 個）：天津大學-石家莊四藥有限公司、天津大學-天津渤海鋼鐵集團有限公司心、天津大學-天津新港船舶重工有限責任公司、天津大學-濰柴動力股份有限公司、天津大學-北京京儀集團有限責任公司等
人才培養模式創新實驗區（10個） 序號負責人項目名稱年份1葛寶臻理工科大學生文化素質教育創新實驗區2007年2余建星理工類跨學科創新人才培養模式創新實驗區2007年3黃田機械與力學類人才培養模式實驗區2007年4徐可欣光電與測控類人才培養模式實驗區2007年5王成山電氣與自動化類人才培養模式實驗區2007年6曾堅建築與規劃類人才培養模式實驗區2007年7元英進化工與生物類人才培養模式實驗區2007年8侯春萍工科高層次班人才培養模式實驗區2007年9練繼建水土與環境類人才培養模式實驗區2007年10崔振鐸材料與化學類人才培養模式實驗區2007年教學成果 2001年-2009年，學校獲國家級教學成果獎29項，其中壹等獎8項，二等獎21項。
天津大學國家級教學成果獎壹覽表 （2001-2009年） 序號 項目名稱 等級 年度 1 工程創新人才培養體系的研究與實踐壹等獎 2009 2 化工類多元化和國際化研究生教育創新體系的構建壹等獎 2009 3 化工類專業創新人才培養模式、教學內容教學方法和教學技術改革的研究與實施 壹等獎 2005 4 獨立辦學、緊密合作，創新辦學體制和人才培養模式 壹等獎 2005 5 高等化學資源***建***享平臺* 壹等獎 2005 6 面向21世紀工科化學系列課程改革的研究與實踐* 壹等獎 2001 7 面向21世紀熱工系列課程教學內容與課程體系改革的研究與實踐* 壹等獎 2001 8 化工類專業人才培養方案及教學內容體系改革的研究與實踐 壹等獎 2001 9 理工復合型人才培養的改革與實踐二等獎 2009 10 “三三”實踐教學體系的探索與實踐二等獎 2009 11 《工程光學》精品課程的建設與實踐二等獎 2009 12 材料類復合型人才培養實踐教學體系的綜合改革與實踐二等獎 2009 13 國家“十五”規劃教材《水工建築物》（教材）二等獎 2009 14 強化化工本科生實踐能力培養的改革與實踐二等獎 2009 15 生物工程與生物技術專業創新人才和實踐能力培養的探索與實踐二等獎 2009 16 學研互動的大化工實驗教學改革與實踐*二等獎 2009 17 面向21世紀兩套工科精品教材—《物理化學》與《無機化學》（教材） 二等獎 2005 18 工程實踐教學新體系和機械工程訓練中心建設的研究與實踐 二等獎 2005 19 電路網絡課程的建設 二等獎 2005 20 實驗教學實施體系的建構與管理 二等獎 2005 21 制藥工程本科專業建設研究 二等獎 2005 22 開展產學研合作教育、培養高質量創新型人才 二等獎 2005 23 高職高專教育師資隊伍建設的研究——高職高專教育師資培訓基地建設的理論與實踐* 二等獎 2005 24 國際工程市場學（教材） 二等獎 2001 25 面向21世紀工科基礎化學課程體系改革與建設 二等獎 2001 26 面向二十壹世紀培養高素質儀器儀表類人才 二等獎 2001 27 全面提高綜合質量爭創更大社會效益的中國古建築測繪實習改革 二等獎 2001 28 工科基礎課程化工類系列CAI課件的研究與開發 二等獎 2001 29 工科基礎力學系列課程創新體系改革與建設 二等獎 2001 在各類競賽中，天大學子相繼獲國際基因工程機器設計大賽（iGEM）2007年總決賽金牌，與麻省理工學院、加州理工大學、哈佛大學、劍橋大學等名校同獲大賽最高獎；2012年國際基因工程機器大賽亞洲區決賽金牌；2010年 ACM國際大學生程序設計競賽全球決賽中獲得國際壹等獎；2011年世界總決賽與麻省理工學院並列全球第 27名；2014年全國大學生數學競賽冠軍（非數學專業類）。 截止2012年9月，天津大學有各類留學生1844人，來自118個國家和地區。與世界上34個國家和地區的153所高校、研究機構及公司簽署協議。天津大學積極開展科研合作，已與國際機構合作建立了27個國際聯合實驗室。 在海外成立了2所孔子學院，分別是斯洛伐克布拉迪斯拉發孔子學院和澳大利亞昆士蘭大學孔子學院。 學校為“中國-東盟工科大學聯盟”秘書處所在單位，“卓越大學聯盟”成員高校，“中歐工程教育平臺”、“中俄工科大學聯盟”合作高校。
天津大學牽頭籌建APEC可持續能源中心，並受中國國家能源局委托負責中心管理。APSEC於亞太經合組織第二十二次領導人非正式會議上寫入《北京綱領》，是亞太地區能源可持續合作與發展的機制與平臺。