錢學森學院成立于2016年，前身為教務處拔尖人才培養辦公室。學院以交通大學杰出校友錢學森學長名字命名，實施榮譽教育，集全校優勢教學資源，運用錢學森大成智慧學探索和實踐拔尖創新人才培養新模式，發揮教學改革引領示范作用。

西安交通大學始終堅持推進拔尖創新人才培養改革，1985年開始招收并培養第一屆少年班學生；2007年開辦工科試驗班（錢學森班）和侯宗濂醫學試驗班；2009年數學、物理首批入選教育部“基礎學科拔尖學生培養試驗計劃”，同時開辦數學試驗班和物理試驗班；2016年開辦化學生物試驗班和計算機試驗班；2018年開設人工智能試驗班；2020年開辦儲能班；2021年數學、物理學、計算機科學、力學、基礎醫學入選教育部“基礎學科拔尖學生培養計劃”2.0，同年開辦力學試驗班和基礎醫學試驗班。

學院秉承“愛國、奉獻、求真、創新”院訓，以培養具有全球視野和科學家素養的行業領軍人才為目標來建設和管理各類試驗班。學院工作職能主要分為教改研究、教學運行、國際交流和學生工作。近年來，學院矢志于培養模式內涵改革，逐漸形成了重基礎、重科研、重個性、國際化、以立德樹人為中心的“三重一化一中心”人才培養模式，培養成效顯著。

學院始終把促進學生全面成長作為一切工作的出發點和落腳點，創新體制機制，探索和健全學院、書院協同的“雙院制”育人體系，以學生公寓為社區成立書院“第二課堂”，從生活上、心靈上對學生進行精心栽培，通過學院加書院的“雙院制”模式促進學生“學問與人生”協同發展。