《辛丑條約》中規定，清政府向西方八國共賠款白銀4億5千萬兩，美國應得到其中的3200多萬兩，摺合美金2400多萬元。
1906年初美國伊利諾大學校長愛德蒙·詹姆士送呈總統西奧多·羅斯福一份備忘錄，要求美國政府加速吸引中國留學生到美國去。同年3月6日美國傳教士明恩溥到白宮進謁羅斯福總統。他建議總統將中國清政府的庚子賠款退還一部分，專門開辦和津貼在中國的學校。1907年明恩溥發表《今日的中國和美國》一書，他在書中指出,應該多讓一些中國知識分子去美國留學。
在明恩溥等人的推動、鼓吹下，羅斯福給國會提出了一個諮文，指出："我國宜實力幫助中國厲行教育，使此巨數之國民能以漸融洽於近世之境地。援助之法宜招導學生來美，入我國大學及其它高等學社，使修業成器，偉然成才，諒我國教育界必能體此美意，同力合德，贊助國家成斯盛舉。"
1908年5月25日，美國國會通過羅斯福的諮文。同年7月11日，美國駐華公使柔克義向中國政府正式聲明，將美國所得“庚子賠款”的半數退還給中國，作為資助留美學生之用。留下的那部分“實應賠償”，內容包括美國出兵中國的軍費賠償及美在華商人與傳教士的損失賠償。
當時為什麼美國人想用退賠的庚款辦學呢？美國伊裏諾大學校長詹姆士在1906年給羅斯福的一份備忘錄中聲稱：“哪一個國家能夠做到教育這一代中國青年人，哪一個國家就能由於這方面所支付的努力，而在精神和商業上的影響取回最大的收穫。”“商業追隨精神上的支配，比追隨軍旗更為可靠。”因此他敦促美國政府採取措施通過吸引中國留學生來造就一批為美國從知識和精神上支配中國的新的領袖。
1908年10月28日，兩國政府草擬了派遣留美學生規程：自退款的第一年起，清政府在最初的4年內，每年至少應派留美學生100人。如果到第4年就派足了400人，則自第5年起，每年至少要派50人赴美，直到退款用完為止。被派遣的學生，必須是“身體強壯，性情純正，相貌完全，身家清白，恰當年齡”，中文程度須能作文及有文學和歷史知識，英文程度能直接入美國大學和專門學校聽講，並規定他們之中，應有80%學農業、機械工程、礦業、物理、化學、鐵路工程、銀行等，其餘20%學法律、政治、財經、師範等。
同時，中美雙方還商定，在北京由清政府外務部負責建立一所留美訓練學校。於是，1909年6月，北京設立了遊美學務處，這就是清華大學的雛形。1909年8月，內務府將皇室賜園---清華園，撥給學務處，作為遊美肆業館的館址，學務處在史家衚衕招考了第一批學生，從630名考生中，錄取了47人，於10月份赴美。這就是後來庚款留美學生的由來。
1910年8月又舉行了第二次招考。400多人應考，最後錄取了70人。這第二批庚款留美學生中，後來出了一個大名鼎鼎的胡適，他當年考了個第55名。同榜中還有後來的語言學家趙元任、氣象學家竺可楨等。
1911年初，利用庚款而專門為培養赴美留學生的清華留美預備學校正式成立。在此後十多年間，據統計，由清華派出的留美學生就達1000多人。1928年8月17日，清華學校改名為清華大學，羅家倫出任校長。那一年開始公開招考留美公費生。1933年，又開始公開招考第一批庚款留英學生。
美國的退款，產生了很大的國際影響。第一次世界大戰爆發後，北京政府於1917年8月對德奧宣戰，並停付庚款。大戰平息後，中國也涉足於戰勝國的地位，各國都表示願與中國“友好”，以便用和平的辦法維護和擴張其在華利益，所以都緊步美國的後塵，陸續放棄或退回了庚子賠款餘額。退款被廣泛地應用到中國的教育文化事業和實業中。只有日本分文不退，用這筆錢財發展軍備，建立教育，遂速成為20世紀的強盛帝國。
1924年，美國國會通過決議，將其餘的庚子賠款用於中國，成立“中國文教促進基金會”（或稱“中國基金會”），掌管的金額為1254·5萬美金，北洋政府任命了由10名 中國人和5名美國人組成的託管董事會。其中的相當部分金額以獎學金的方式提供給清華大學。由於這樣的一種特殊的經費來源和運作模式，清華從創建伊始，在諸多方面就已經具備了自己的一些特別的優勢和辦學條件，也因此而有別於國內的其他大學。這樣的環境也給了梅貽琦治校在客觀上奠定了一定的物質基礎和提供了必要的辦學條件。國外的歷史學家評論道：“清華其成功的一大秘訣是，當其他院校求助於軍閥政 權不穩定的施捨時，清華的年度預算是有保障的。”（4）這種觀點雖暗含誇大美國所起的作用之意，但基本還是公允的。
在中國科學院院士中，“清華人”幾近三分之一。1949年掌管“清華基金”的傑出教育家梅貽琦先生到台灣後，又利用這筆款項創辦了新竹清華大學。
由於清華的經費來源較為充裕，使其辦學亦有相當的自主性，這些條件又對治校方面自然產生一些影響，促進了清華在學校的管理制度方面和運行機制上逐漸地形成一套獨立的、具有清華自身特點的東西，並由此產生了一些特殊的體制和風格，乃至後來清華校風與學風的逐步形成，都與此有千絲萬縷的內在聯繫。而這種特徵較明顯的反映出來的一個例證，即是20－30年代初期，清華大學出現的幾次大規模的學校風潮。其中，清華校長多次易人，竟有十幾任之多，甚至出現清華幾年沒有校長，由校務會 議維持的尷尬局面。
美國用心良苦的教育計劃，成效卓然。考取庚子賠款（胡適是第二批）而留美的中國學生，在後來的幾十年間成了中國學術界最閃亮的明星，而他們的言傳身教，又深深地影響了後來者。
到了30年代，美國已超過日本，成為中國留學生最多的國家。而同時，美國人在中國建立了12所教會大學，這其中包括赫赫有名的燕京大學。教會醫院則出現了協和醫院，洛克菲勒基金會則資助了中國學者們的農村調查與考古行動。