Opleiden van ingenieurs
Bij de Technische Hogeschool lag de nadruk op het geven van onderwijs: het opleiden van ingenieurs. De hoogleraren kwamen veelal na een loopbaan in het bedrijfsleven naar Delft en lieten de studenten delen in hun ervaring. Vanaf de jaren zeventig ging het eigen onderzoek een steeds belangrijker rol spelen in het onderwijs. Dat kwam onder andere tot uiting in het aantal promoties. Lag het aantal promoties tussen 1905 en 1985 in totaal op circa 1500, rond 2010 waren dat er zo’n 300 per jaar.
Verdrag van Bologna
Dankzij de grotere toegankelijkheid van het voorbereidend wetenschappelijk onderwijs groeide het aantal Nederlandse studenten. Het verdrag van Bologna, gesloten in 1999, maakte het jongeren uit EU landen mogelijk aan vrijwel elke universiteit een deel van de studie te volgen. Delft bleek een grote aantrekkingskracht te hebben. De Technische Hogeschool startte in 1905 met 39 leerstoelen verdeeld over vijf afdelingen: weg- en waterbouwkunde, bouwkunde, scheikundige technologie en mijnbouwkunde, werktuigen scheepsbouwkunde, en algemene wetenschappen. Er stonden toen 1104 studenten ingeschreven, van wie tien vrouwelijke, die vrijwel allen scheikundige technologie studeerden. De opleidingen elektrotechniek en geodesie vielen respectievelijk onder algemene wetenschappen en weg- en waterbouw. Deze opleidingen trokken veel studenten aan.
Nieuwe studierichtingen
In 1986 bedroeg het aantal studenten 13.650, verdeeld over elf faculteiten. ‘Nieuw’ waren de opleidingen voor industrieel ontwerpen, lucht- en ruimtevaarttechniek, materiaalkunde en informatica. Van de studenten was bijna 10% vrouw. De cijfers van eind 2012 laten een studentenaantal zien van 17.249, waarvan 23% vrouw en 16% buitenlander. Het aantal faculteiten werd eind jaren negentig door fusies teruggebracht tot acht, inclusief de nieuwste: technische bestuurskunde. Geodesie werd opgeheven bij gebrek aan studenten. Het aantal masteropleidingen bedraagt nu 33.
Nieuwe gebouwen
De groei van het aantal studenten en de sterke ontwikkelingen in de technologie vereisten nieuwe gebouwen. Bekende, in Delft afgestudeerde architecten werden daarvoor in de arm genomen. Er kwamen opvallende gebouwen tot stand, zoals de aula, ontworpen door bureau Van den Broek en Bakema en de nieuwe universiteitsbibliotheek van bureau Mecanoo. De TU heeft in de loop van de tijd de gebouwen in de stad en langs het Rijn-Schiekanaal verlaten en zich geconcentreerd in het gebied rondom de Mekelweg. Het feit dat in Delft een technische hogeschool en vanaf 1986 een technische universiteit gevestigd was, maakte dat zich hier een aantal onderzoeksinstituten vestigde, zoals de TNO, opgericht 1932, NEN (Normalisatie Instituut) uit 1916, de Meetkundige Dienst van Rijkswaterstaat, het NMi (voorheen het IJkwezen, nu een TNO-dochter), Deltares (voorheen Waterloopkundig Laboratorium).
Geodelft en Deltares
Het voormalige Laboratorium voor Grondmechanica, later GeoDelft geheten, maakt nu ook deel uit van Deltares. Deze instituten maakten gebruik van de laboratoria, de werkplaatsen én de beschikbare kennis.
Unesco Institute for Hydrolic Engineering (IHE)
Behalve de Technische Universiteit is in Delft ook het Unesco Institute for Hydraulic Engineering (IHE) gevestigd, het kennis- en opleidingsinstituut gespecialiseerd op het gebied van water in de ontwikkelingsgebieden.
Haagse Hogeschool
Het onderdeel techniek van de Haagse Hogeschool startte in 2009 op de Rotterdamseweg.
Science Port Holland (Technopolis)
Daarnaast wordt hard gewerkt aan een science park naast de TU, het Science Port Holland - Technopolis Delft. Delft kan zich met recht kennisstad noemen.