1887年，英籍德人德璀琳(Gustav Derting)召集外國商人，要求贊助投資創辦大學並得到響應。他的設想得到李鴻章的贊同，並答應撥給他一塊地方做校址。他們在天津德租界的警察總部處後身東南一點的地方建造了一座德國日耳曼式風格的樓房作為教學樓，開始招收高層次的中國知識分子入學。校名為吞納學院(Tenney College)，亦稱為天津「博文書院」。
1892年，德璀琳在外國僑民中聘請了英國皇家學院畢業生丁家立於學院中創辦補習班。數年後這個班學生的知識均達到了入學水平。1895年10月2日，天津海關道盛宣懷通過直隸總督王文韶，稟奏清光緒皇帝設立新式學堂。光緒帝御筆欽准，成立天津北洋西學學堂，並由盛宣懷任首任督辦，在盛宣懷和直隸總督王文韶的參與下，125名新生入學吞納學院，學院由此更名為天津北洋西學學堂。
1896年，北洋西學學堂正式更名為北洋大學堂，是中國第一所命名為「大學堂」的高等學校。1912年1月，北洋大學堂改名為北洋大學校，直屬當時的國民政府教育部。1917年，國民政府教育部對北洋大學與北京大學進行科系調整，北洋大學改為專辦工科，法科移並北京大學，北京大學工科移並北洋大學。從此，北洋大學進入專辦工科時代。
1928年，北平大學區成立，改北洋大學為平大第二工學院。大學區制不久乃改為北洋工學院。1937年7月7日，日本發動全面侵華戰爭。7月30日，天津淪陷。9月10日，教育部下令「以北平大學、北平師範大學、北洋工學院和北平研究院等院校為基幹，設立西安臨時大學」。1938年3月，西安臨時大學改稱國立西北聯合大學。7月教育部指令西北聯大改組為國立西北大學、國立西北工學院、國立西北師範學院和國立西北醫學院。
1945年8月，抗戰勝利，天津收復。教育部正式下令恢復國立北洋大學，著力在天津西沽北洋大學原址復校。此後，泰順北洋工學院、北洋工學院西京分院、西北工學院和北平部(理學院院長陳藎民接收「北平臨大第五分班」，建立北洋大學北平部)四校師生先後返津參加復校。10月22日，北洋大學正式復校開學，茅以升任校長，公設兩院十二系。1951年9月，奉中華人民共和國高教部令，北洋大學與河北工學院(1903年2月創立)合併，為合併後的校名一事曾發生重大分歧，經劉錫瑛(北洋大學校務委員會主席)力爭，始改稱天津大學，校址設天津老城南之七里台。