一所位于美国加利福尼亚州帕萨迪纳的私立大学，创建于1891年。现有1204名研究生和977名本科生，约有300名教授以及超过600名研究学者。另外，美国国家航空航天局的喷射推进实验室也是由加州理工学院管理。
虽然加州理工学院的规模不大，但是它却是全球最顶尖的大学之一。截止2018年10月，加州理工学院的校友、教授及研究人员中，共有38位校友或教授获得39次诺贝尔奖（包括其他研究人员总人数达73人）、4位获得菲尔兹奖（相当于数学界的诺贝尔奖）、6位获得图灵奖（相当于计算机界的诺贝尔奖），70位校友获得美国国家科学奖章或国家技术与创新奖章，112位教授获选为美国国家学院院士。
英国的《泰晤士高等教育增刊》在2011-2012学年和2012-2013学年的评鉴中，都评加州理工学院为世界第一的大学。加州理工在《美国新闻与世界报道》的全美大学排名中，也名列前十名。而在物理学、行星科学、地球科学领域，更被公认为全美领先。
前身
1908年加州帕萨迪纳市中心的Throop Polytechnic Institute。
Caltech是自1891年由地方商人和政治家Amos G. Throop在帕萨蒂纳创建的一所职业中学发展而来的。
该校在1920年获得正式校名之前，接连著称为 Throop University、 Throop Polytechnic Institute and Manual Training School以及 Throop College of Technology。
1907年，学校被解散，成为一所独立的职业中学。
驱动加州理工从一所艺术和手艺的学校成为世界级科学中心的力量源自天文学家乔治·海尔的先见之明。海尔在于1907年来到帕萨蒂纳后加入了Throop的校董会，作为威尔逊山天文台的首任台长。当时美国的科学研究还处于婴儿期，海尔看到了在帕萨蒂纳创建一个正式的工程和自然科学教育的学院的机会。海尔成功地吸引到私人的土地和资金赞助，使得他能够给学校建立装备良好的现代实验室设施。然后他说服了实验物理学家罗伯特·密立根加入加州理工学院，为将来把学校建设成为科学技术的中心奠定了基础。
世界大战期间
1912年的Throop Hall
1917年，海尔雇了建筑设计师伯特伦·古德西来制作一个22英亩（8.9公顷）的校园的总设计图。Goodhue构想了校园的整体布置并设计了物理楼、Dabney厅和其他一些建筑，他在其中寻求和当地气候、学校的特色以及海尔的教育哲学的一致性。Goodhue为加州理工作的设计也受到南加州传统的西班牙使团建筑结构的影响。
在海尔、Noyes、和密立根的带领下，并在南加州经济繁荣的促进下，加州理工学院的声誉在1920年代得以迅速提升。1923年，密立根荣获诺贝尔物理学奖。1925年，学校设立地质学系并雇威廉·贝内特了威廉·贝内特·蒙罗——哈佛大学的历史、政治和经济学分部的主席，来创立加州理工的人文和社会科学系。1928年，生物学系在托马斯·亨特·摩尔根的领导下创立，他是美国最出色的生物学家，并是染色体的发现者之一。1926年，航空术研究生院创立，它最后吸引到了冯·卡门，他后来为喷气推进实验室的创立作出了贡献，并且奠定了加州理工作为火箭科学的前沿中心之一的地位。1928年，帕洛玛天文台开始建造。
战后的成长
Beckman Institute
在1950至1970年代，加州理工学院以两名很可能称得上当时最伟大的理论粒子物理学家所在的学校而闻名：盖尔曼和费曼。盖尔曼和费曼都因他们的工作荣获诺贝尔奖，该工作对于粒子物理所谓“标准模型”的建立有主要贡献。费曼也在物理圈子外作为一个出色的教师和一个富于反传统色彩的人物而出名。
迈入21世纪后
新的资讯科技大楼
在2008年秋，新生有42%是女性，这是加州理工学院自招生以来的一个新纪录。同年，该校签订了一项六年的募捐活动。该活动向一万六千个捐献者募集超过14亿美元的资金作为支援加州理工学院的研究计划。
院系设置
生物和生物工程学系
化学和化工学系
工程和应用科学系
地质和行星科学系
人文和社会科学系
物理、数学和天文学系
由以上专业学系合作的跨专业研究项目
科研
喷射推进实验室（JPL）
凯克望远镜
加州理工拥有32位诺贝尔奖获得者获得33次诺贝尔奖，包括18位校友、14位非校友的教授，以及4位同时也是校友的教授：卡尔·安德森、莱纳斯·鲍林、William A. Fowler和Edward B. Lewis。其中莱纳斯·鲍林曾获得化学和和平奖各一次。
除了诺贝尔奖之外，加州理工也有1位校友（斯坦尼斯拉夫·斯米尔诺夫）获得菲尔兹奖（数学界的诺贝尔奖），1位同时也是校友的教授（麦克·阿什巴赫）获得沃尔夫数学奖，7位教授和校友获得瑞典皇家科学院的克拉福德奖，57位校友获得美国国家科学奖章，13位校友获得国家技术与创新奖章。
目前为止，加州理工有112位教授获选为美国国家学院院士。其他著名学者，包括曾作为博士后的巴巴拉·麦克林托克、詹姆斯·杜威·沃森、谢尔登·格拉肖和现代计算机科学先驱高德纳以及访问教授的爱因斯坦和威腾等人都和加州理工有关。