《辛丑条约》中规定，清政府向西方八国共赔款白银4亿5千万两，美国应得到其中的3200多万两，折合美金2400多万元。
1906年初美国伊利诺大学校长爱德蒙·詹姆士送呈总统西奥多·罗斯福一份备忘录，要求美国政府加速吸引中国留学生到美国去。同年3月6日美国传教士明恩溥到白宫进谒罗斯福总统。他建议总统将中国清政府的庚子赔款退还一部分，专门开办和津贴在中国的学校。1907年明恩溥发表《今日的中国和美国》一书，他在书中指出,应该多让一些中国知识分子去美国留学。
在明恩溥等人的推动、鼓吹下，罗斯福给国会提出了一个谘文，指出："我国宜实力帮助中国厉行教育，使此巨数之国民能以渐融洽于近世之境地。援助之法宜招导学生来美，入我国大学及其它高等学社，使修业成器，伟然成才，谅我国教育界必能体此美意，同力合德，赞助国家成斯盛举。"
1908年5月25日，美国国会通过罗斯福的谘文。同年7月11日，美国驻华公使柔克义向中国政府正式声明，将美国所得“庚子赔款”的半数退还给中国，作为资助留美学生之用。留下的那部分“实应赔偿”，内容包括美国出兵中国的军费赔偿及美在华商人与传教士的损失赔偿。
当时为什么美国人想用退赔的庚款办学呢？美国伊里诺大学校长詹姆士在1906年给罗斯福的一份备忘录中声称：“哪一个国家能够做到教育这一代中国青年人，哪一个国家就能由于这方面所支付的努力，而在精神和商业上的影响取回最大的收获。”“商业追随精神上的支配，比追随军旗更为可靠。”因此他敦促美国政府采取措施通过吸引中国留学生来造就一批为美国从知识和精神上支配中国的新的领袖。
1908年10月28日，两国政府草拟了派遣留美学生规程：自退款的第一年起，清政府在最初的4年内，每年至少应派留美学生100人。如果到第4年就派足了400人，则自第5年起，每年至少要派50人赴美，直到退款用完为止。被派遣的学生，必须是“身体强壮，性情纯正，相貌完全，身家清白，恰当年龄”，中文程度须能作文及有文学和历史知识，英文程度能直接入美国大学和专门学校听讲，并规定他们之中，应有80%学农业、机械工程、矿业、物理、化学、铁路工程、银行等，其余20%学法律、政治、财经、师范等。
同时，中美双方还商定，在北京由清政府外务部负责建立一所留美训练学校。于是，1909年6月，北京设立了游美学务处，这就是清华大学的雏形。1909年8月，内务府将皇室赐园---清华园，拨给学务处，作为游美肆业馆的馆址，学务处在史家胡同招考了第一批学生，从630名考生中，录取了47人，于10月份赴美。这就是后来庚款留美学生的由来。
1910年8月又举行了第二次招考。400多人应考，最后录取了70人。这第二批庚款留美学生中，后来出了一个大名鼎鼎的胡适，他当年考了个第55名。同榜中还有后来的语言学家赵元任、气象学家竺可桢等。
1911年初，利用庚款而专门为培养赴美留学生的清华留美预备学校正式成立。在此后十多年间，据统计，由清华派出的留美学生就达1000多人。1928年8月17日，清华学校改名为清华大学，罗家伦出任校长。那一年开始公开招考留美公费生。1933年，又开始公开招考第一批庚款留英学生。
美国的退款，产生了很大的国际影响。第一次世界大战爆发后，北京政府于1917年8月对德奥宣战，并停付庚款。大战平息后，中国也涉足于战胜国的地位，各国都表示愿与中国“友好”，以便用和平的办法维护和扩张其在华利益，所以都紧步美国的后尘，陆续放弃或退回了庚子赔款余额。退款被广泛地应用到中国的教育文化事业和实业中。只有日本分文不退，用这笔钱财发展军备，建立教育，遂速成为20世纪的强盛帝国。
1924年，美国国会通过决议，将其余的庚子赔款用于中国，成立“中国文教促进基金会”（或称“中国基金会”），掌管的金额为1254·5万美金，北洋政府任命了由10名 中国人和5名美国人组成的托管董事会。其中的相当部分金额以奖学金的方式提供给清华大学。由于这样的一种特殊的经费来源和运作模式，清华从创建伊始，在诸多方面就已经具备了自己的一些特别的优势和办学条件，也因此而有别于国内的其他大学。这样的环境也给了梅贻琦治校在客观上奠定了一定的物质基础和提供了必要的办学条件。国外的历史学家评论道：“清华其成功的一大秘诀是，当其他院校求助于军阀政 权不稳定的施舍时，清华的年度预算是有保障的。”（4）这种观点虽暗含夸大美国所起的作用之意，但基本还是公允的。
在中国科学院院士中，“清华人”几近三分之一。1949年掌管“清华基金”的杰出教育家梅贻琦先生到台湾后，又利用这笔款项创办了新竹清华大学。
由于清华的经费来源较为充裕，使其办学亦有相当的自主性，这些条件又对治校方面自然产生一些影响，促进了清华在学校的管理制度方面和运行机制上逐渐地形成一套独立的、具有清华自身特点的东西，并由此产生了一些特殊的体制和风格，乃至后来清华校风与学风的逐步形成，都与此有千丝万缕的内在联系。而这种特徵较明显的反映出来的一个例证，即是20－30年代初期，清华大学出现的几次大规模的学校风潮。其中，清华校长多次易人，竟有十几任之多，甚至出现清华几年没有校长，由校务会 议维持的尴尬局面。
美国用心良苦的教育计划，成效卓然。考取庚子赔款（胡适是第二批）而留美的中国学生，在后来的几十年间成了中国学术界最闪亮的明星，而他们的言传身教，又深深地影响了后来者。
到了30年代，美国已超过日本，成为中国留学生最多的国家。而同时，美国人在中国建立了12所教会大学，这其中包括赫赫有名的燕京大学。教会医院则出现了协和医院，洛克菲勒基金会则资助了中国学者们的农村调查与考古行动。