梅贻琦离开大陆后，在美国待了几年，接着去了台湾。1955年年底，他用清华的基金在台湾新竹创办了清华原子能科学研究所，这就是新竹清华大学的前身。为了选好学校的地址，他几乎走遍台湾岛，最后选择了新竹县。为了慎重起见，他先后七次前往勘察。当时，梅贻琦已经六十七岁。梅贻琦一如既往地在海内外高薪聘请高水准的学者、教授，学校的师资力量一直保持在较高的水平。

诺贝尔化学奖的获得者李远哲，就是在这里取得硕士学位的。梅贻琦在世的时候，一直不愿意把新竹原子科学研究所改名为新竹清华大学。梅贻琦经常说：“真正的清华在北平。”

1962年2月，梅贻琦被选为台湾“中央研究院”院士。4月29日，梅贻琦在病榻上发表了他对清华校友的最后一次演讲。5月19日，梅贻琦离世，享年七十三岁。

住院的那段时间里，他的病床下一直放着一个加锁的手提包，没有人知道里面装的是什么，也不方便问。梅贻琦先生逝世后，秘书立即把手提包加封，后来组织专门人员启封，方才发现，里面装的是清华在美国基金的所有账目，一笔笔钱款记得清清楚楚。梅贻琦死后，他的遗体被安葬在新竹的清华校园里。

当时，有人议论纷纷，不应把校园作为墓地之用。这些议论并没有动摇治丧委员会的最后决定。治丧委员会说：“我们经过慎重考虑，决定把校园一个山坡的一片相思林，划作老校长的墓园。我们认为，梅校长和清华大学的关系，不是任何一个普通人能够比拟的。……