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1949年1月，天津解放，4月，北洋大学在原校址正式开学复课。
1949年11月起，北洋大学隶属中央教育部直接领导。此后，北洋大学师生积极配合新中国的高等教育改造，进行了增强教师阵容、课程改革、管理体制改革等一系列改革，初步完成了学校的新民主主义改造。改造后的北洋大学实行校、院、系三级管理，学校设立理学院、工学院，共设有物理、数学、冶金、土木、水利、采矿、机械、化工、航空、纺织、建筑工程、地质工程等12个学系，学系下设水利实验室等14个实验室，还设有机械实习工厂与纺织实习工厂。同时，北洋大学的科学研究和培养研究生工作，在改造后也取得了充足的发展，设有冶金、土木、采矿、水利、化工等5个工程研究所，成为当时我国培养研究生的重要基地。
1951年9月22日，北洋大学与河北工学院合并，定名为天津大学。
在半个多世纪的历程中，北洋大学为祖国培养了数千名高级专门人才，成为政治、经济、科技、教育等各界的栋梁，为我国采矿、冶金、石油工业的创建，为机械、水利、土木工程的开拓，为纺织、化工、航空、电机技术的发展做出了重大贡献。著名经济学家马寅初、外交家王正廷、数学家秦汾、矿冶学家王宠佑、法学家王宠惠、诗人徐志摩等杰出人才都曾就读于北洋大学。革命先驱、广州起义总指挥张太雷烈士也是北洋大学早期毕业生，著名桥梁专家茅以升、法学家赵天麟、教育家张含英等曾任北洋大学校长。机械专家石志仁、化工专家侯德榜等曾在校任教，在大批校友中，有50余名专家、学者成为中国科学院、中国工程院院士。
1952年全国高校院系调整之前，天津大学设土木、水利、采矿、纺织、冶金、机械、电机、化工、地质、数学、物理共11个系。
院系调整中，南开大学工学院，津沽大学工学院，清华大学、北京大学、燕京大学、唐山铁道学院的化学工程系，北京铁道学院的建筑工程系等院系并入天津大学；天津大学数学系、物理系并入南开大学。此后，从天津大学调出的科系还有：抽调地质组组建北京地质学院(今中国地质大学)；抽调冶金系、采矿系金属矿组组建北京钢铁学院(今北京科技大学)；抽调采矿系采石油组并入清华大学；抽调采矿系采煤组至中国矿业学院(今中国矿业大学)；抽调电信系至北京邮电学院(今北京邮电大学)；抽调水利系农田水利及土壤改良专业至武汉水利学院(现已并入武汉大学)；抽调土木工程系测量专业至武汉测绘学院(现已并入武汉大学)；矿冶工程系调唐山成立河北矿冶学院；纺织工程系调出成立河北纺织工学院(今天津工业大学)；化学工程系造纸专业调往天津轻工业学院(今天津科技大学)。1958年又从天津大学抽调力量重新组建河北工学院(今河北工业大学)。
经过全国规模的院系大调整，一方面，天津大学集中了并入院系的优势，成为全国重点工科大学；另一方面，从天津大学调出的科系历史悠久、优势突出，把北洋大学的优良传统带到了祖国各地，为新中国工业体制的建立与教育事业的发展，做出了重要的贡献。
调整后，天津大学迁入南开区七里台新校址，下设机械工程系、电力工程系、电信工程系、土木建筑工程系、化学工程系、纺织工程系、水利工程系7个工科系，20个专业和13个专修科，另设化工研究所和石油工业学校。此后，经过几年的调整、发展，天津大学已逐步形成为多科性工业大学格局，并在此基础上阔步前进，将学校建成了全国规模最大的多科性工业大学之一；1955年天津大学重新招收研究生，着力高层次人才的培养，形成了完整的研究生培养体系，成为我国重要的高层次工程技术人才培养基地。
1958年8月13日，毛泽东主席视察了天津大学，并就学校工作作出了重要指示：“高等学校应抓住三个东西：一是党委领导，二是群众路线，三是把教育和生产劳动结合起来。”1958年末在北京举行的“教育与生产劳动相结合展览会”上，天津大学展出的项目居全国高校之首，受到各方面的重视。1959年，中共中央发出《关于在高等学校中指定一批重点学校的决定》，天津大学被定为首批16所重点大学之一。在此前后，党和国家主要领导人周恩来、邓小平等也先后来校视察工作，对天津大学的工作和已取得的成绩给予了肯定和赞扬。
1966年，天津大学设有无线电电子工程、光学与精密仪器、水
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