Trong bối cảnh toàn cầu hóa và hội nhập kinh tế thế giới diễn ra mạnh mẽ, Chính phủ Việt Nam xác định Khoa học – Công nghệ là động lực phát triển kinh tế, đóng vai trò then chốt trong sự nghiệp phát triển kinh tế – xã hội của đất nước.
Ý thức được tầm quan trọng của việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao về khoa học và công nghệ trong thời kỳ hội nhập, đồng thời đưa giáo dục đại học Việt Nam lên tầm cao mới trong khu vực và thế giới, Chính phủ Việt Nam mong muốn xây dựng một số trường đại học công lập xuất sắc đẳng cấp quốc tế dựa trên sự hợp tác chặt chẽ với các quốc gia có nền giáo dục, khoa học và công nghệ phát triển hàng đầu trên thế giới.
Trên cơ sở đề án thành lập trường đại học đào tạo lĩnh vực khoa học, công nghệ do Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (nay là Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) soạn thảo, và sau một thời gian phân tích, lựa chọn, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã chủ trì, phối hợp với các bộ, ngành liên quan, trình Thủ tướng Chính phủ cho phép thành lập Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội – trường đại học công lập theo mô hình xuất sắc đẳng cấp quốc tế với đối tác chiến lược là Cộng hòa Pháp.
Thực hiện Hiệp định liên Chính phủ giữa Việt Nam và Pháp, ngày 9/12/2009, Thủ tướng Chính phủ ký Quyết định số 2067/QĐ-TTg thành lập Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội, trường đại học công lập trực thuộc Bộ Giáo dục và Đào tạo Việt Nam với đối tác chiến lược là Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, nhằm hỗ trợ Trường hoạt động trong 10 năm đầu.
Các lĩnh vực đào tạo, nghiên cứu ban đầu của Trường được lựa chọn trên cơ sở các thế mạnh về khoa học công nghệ của Pháp, nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực và chiến lược phát triển khoa học công nghệ của Việt Nam bao gồm: Công nghệ Sinh học và Dược học; Vũ trụ và Hàng Không; Năng lượng; Công nghệ Thông tin và Truyền thông; Vật liệu – Công nghệ nano; Nước – Môi trường – Hải dương học.
Ngày 8/6/2010, trên tinh thần của Hiệp định liên Chính phủ Việt Nam – Pháp 2009 về thành lập và phát triển USTH, Liên minh các trường đại học và tổ chức nghiên cứu Pháp vì sự phát triển của USTH (USTH Consortium) được thành lập với sứ mệnh hỗ trợ toàn diện các hoạt động của Trường, trong đó bao gồm đào tạo giảng viên, nghiên cứu viên tương lai; xây dựng và cung cấp tài liệu cho các chương trình đào tạo; bố trí các chuyên gia Pháp sang giảng dạy, trao đổi để nghiên cứu, quản lý điều hành, đánh giá đảm bảo chất lượng.
Sự ra đời của USTH được kỳ vọng sẽ tạo động lực mới cho sự phát triển khoa học và công nghệ của Việt Nam, đồng thời trở thành biểu tượng hợp tác về giáo dục đại học và nghiên cứu, góp phần thắt chặt mối quan hệ hợp tác hữu nghị giữa Việt Nam và Pháp.