2015年10月18日，广东省人民政府与清华大学签署共建清华珠三角研究院协议，标志着研究院正式成立。研究院是省校共建的事业单位，按企业化方式运行管理，实行理事会领导下的院长负责制。
研究院恪守清华 自强不息，厚德载物 的校训，深度参与国家创新驱动发展战略的实施，推动广东产业结构转型升级、战略新兴产业培育发展，助力清华世界一流大学建设。立足广州、服务广东、辐射港澳，大力开展技术创新，培养聚集高端人才，发展高新技术产业。
研究院以体制机制创新为核心，打造科技研发、企业孵化、创业投资、人才培养、国际合作等功能板块，建设产学研深度融合的科技创新孵化体系。
截至2019年6月，研究院建立了微纳能源研发中心、铝离子电池研发中心、无线宽带通信技术研发中心、能源先进测控技术与装备研发中心、人工智能创新中心等20个研发平台，引进了可快速充放电铝离子电池、微小型超级电容器、超宽带无线芯片、智能电网实时在线监控、固体废弃物原位资源化处置等一批高科技项目落户广州。
在投资孵化方面，研究院的投资平台广华创业投资有限公司以研究院研发平台为支撑，以国家及广东省战略新兴产业为方向，通过开展直投业务、基金募集等推动技术项目产业化。截至2019年6月，共完成了22个高科技产业项目的签约。同时，研究院采用市场化运作模式，形成了以科技引领、融资支持、增值服务为主的孵化服务体系，打造涵盖了创客空间、孵化器、加速器、产业园区的企业孵化链条，为企业创新成长提供服务。目前，已有80多家科技企业在研究院孵化，13家被评为高新技术企业。
在人才集聚与培育方面，研究院依托建设的研发平台和开展的重大产业化项目，聚集了包括清华大学尤政院士、陆建华院士、美国斯坦福大学戴宏杰院士等一批高端人才团队。其中，院士团队5个，广东省港澳台高层次人才2人，广州市创新创业领军人才1人，广州开发区科技领军人才1人，广州开发区杰出人才和精英人才6人，广州开发区创业英才2人，广州市人才绿卡11人。
在国际合作方面，研究院积极搭建国际和国内技术转移网络，分别在美国硅谷和波士顿建设了海外创新创业中心，启动了欧洲、澳洲中心的筹备工作，正在与广州市、广州开发区共同筹建粤港澳创新中心，依托海外中心开展国际科技创新合作及高端项目和人才的引进等。同时通过与政府部门、与北美清华教授协会等开展合作，跟踪和引进相关领域国际项目。
研究院致力于建设成为粤港澳大湾区重要的国际技术创新基地和国内融合源头创新资源的新型研发机构引领者，形成产学研深度融合的国际化创新孵化集群，打造创新创业人才汇聚的高地，战略新兴产业和未来产业聚集的基地。
研究院始终坚持 四个定位 和 四个结合 原则，即坚持应用技术研发、坚持科技成果转化、坚持高新企业孵化、坚持创新创业投资；做到学校与地方相结合、做到研发与孵化相结合、做到科技与金融相结合、做到国内与海外相结合。
