机械工程学院是中北大学历史最悠久的学院之一，其历史可追溯到1941年。建校初期即太行工校时所开设的机械专科班，迄今已有70年历史。

1941年5月，学校前身太行工业学校在山西省黎城县成立，同期设立机械专科班。

1943年9月—1951年5月，抗战与内战期间，学校奉命停办，机械专科班暂时停办。

1951年4月，学校正式改为华北兵工工业学校，学科暂分轻兵器制造、重兵器制造、弹药制造、火药制造、热处理和锻造等学科；同年秋，普通机械为所设四个专业之一。

1952年，学校增设热处理专业。

1953年，重新调整专业设置，其中包括锻造与冲压、冷压引伸、热处理和焊铆等。

1954年，热处理专业只向教学副校长负责，下设热处理、金工锻压学科，其中热处理学科包括金相实验室，热处理实验室和材料实验室；切削机械、工力和制图等学科包括机床实验室和公差实验室。

1956年，力学、制图和金属工艺学等专业增设师资培训班，为部属中等院校培养师资。

1957年，根据二机部指示，撤消焊接、铸造两个专业，学校专业调整为重兵器制造、金属切削、热处理和锻冲四个通用专业。学制由三年改为四年。

1958年9月，学校更名为太原机械学院。金属热处理专业改为热处理及热工仪表专业，锻造与冲压专业维持不变。

1959年共招收2个班：热处理专业（时称21专业）开始招生。。

1959年8月，学校停办专科，改为五年制本科，设三个系。这时“二系”这一我院特有的名称才正式出现，但当时所建立的二系开设的专业为炮弹和引信两个专业，后来我们所认同的二系专业“机械制造、热处理”设在一系。专业调整后，二系设特种热处理、焊接、重武器锻冲工艺、军械装备制造及精密制造等专业。

1959年9月，二系开始正式招收第一批本科生。专业只有机械制造工艺及设备（即之前的机床制造）专业（时称23专业）。

1961年7月，沈阳工业学院大学部两个常规兵器专业调整转入太机。系主任为候全泽，党总支书记是沈工大学部王资哲。

1963年1月，太机划归国防科委直接领导，成为八所国防工业高等院校之一。二系开始小规模扩招普通民用专业的学生。

1964年，机械工艺制造专业扩招为2个班。

1965年，二系开始扩招四个专科班，学制两年，全系总人数达400人。

1965年3月，学院在火炮设计与制造和机械制造工艺及设备两个专业65级新生中试行半工半读的教育制度。

1966年—1975年，“文化大革命”爆发，学校停办，改为国营红旗光学仪器厂。

1976、1977年二系部分待调老教师，义务到国营东方机械厂，帮助举办“七·二一”工人大学，设立机械制造和焊接工艺两个专业。

1978年6月，学校复办，共设4个系，12个专业和1个基础部，一个实习工厂。机械工程系设机械工艺及设备，热处理工艺及设备，锻压工艺及设备，特种铸造工艺及设备等四个专业。

1978年10月，二系迎来了恢复后的第一届学生，时设机械制造工艺及设备专业。系主任梁富同，书记王咨哲。

1979年11月，在太机兵工协会的领导下二系组建机械工艺专业学组，二系多名教师成为第一届太机兵工协会委员。

1981年，机械设计制造及自动化专业成为学校首批有硕士学位授予权的专业之一。

1993年，干部调整，王爱玲任机械工程系主任、杨波任系党总支书记。

1993年，开始筹建NC&CIMS新专业方向及实验中心。

1995年，申办了“机床数控技术”和“柔性集成制造技术”2个本科专业方向和机械部全国数控技术培训网络太原分中心，并于同年开始招生。

1997年，刘燕平担任系党总支书记。

1997年，二系NC&CIMS实验中心荣获国家级教学成果二等奖。

1997年，开始招收“产品造型设计”专科专业学生，为设立“工业设计”本科创造了条件。

1998年，“机械制造及其自动化”被评为部级重点学科，山西省科委重点学科。

1999年，“机械制造及其自动化”学科被评为山西省重点建设学科。

2000年3月，山西省先进制造技术重点实验室成立。同年，工业工程专业顺利晋升为本科专业；机械设计制造极其自动化专业被教育部列为国管专业；

2001年6月，干部调整，任建平担任机械工程系主任，刘燕平任系党总支书记。同时，工业工程专业于同年开始招生。

2002年，新申办专业包装工程开始招生。

2003年，干部调整，王彪任二系科研副主任，祝锡晶任教学副主任。

2004年1月，原一系机械设计及自动化专业中机电方向的所有师生划归二系，后成为机械电子工程专业的发展基础。5月，领导班子再次调整，王俊元任系党总支书记。同年12月，工业设计专业分出独立成系。同年，机械设计制造及其自动化专业被评为省级品牌专业。

2005年12月，由原机械工程系（二系）的机械设计制造及其自动化、工业工程、包装工程、机械电子工程等4个专业，原自动控制系（三系）的过程装备与控制工程1个专业和原工业设计系的工业设计1个专业合并成立机械工程与自动化学院，学院下设机械工程系，工业工程系，过程控制系，机械电子工程系4个系，教职员工110余名。院长潘宏侠，党总支书记王俊元。

2007年8月，王爱玲教授荣获第三届高等学校国家级教学名师奖。

2008年5月，工业设计系成立并开始重新招收工业设计专业学生。同年，机械设计及理论学科被列为山西省重点建设学科。

2009年9月，我院新增“机械工程”博士后流动站；包装工程专业被评为校级优秀专业。

2010年10月，王俊元继任机械工程与自动化学院第二任院长。同年学院成立山西省深孔加工工程技术研究中心；过程装备与控制工程人才培养模式改革研究——教研和谐统一，获山西省教学成果二等奖。

2011年8月，郑智贞继任机械工程与自动化学院第二任党总支书记。

2013年9月，学校机构调整，机电工程学院所属车辆工程、汽车服务工程、能源与动力工程三个专业并入我院，学院更名为机械与动力工程学院，院长王俊元，党委书记郑智贞。

2013年，新办机械工程专业开始招生，学院国家级工程实践教育中心揭牌成立。

2017年6月，车辆工程、汽车服务工程、能源与动力工程三个专业分出，学院更名为机械工程学院，院长王俊元，党委书记张清。

2017年11月，祝锡晶任机械工程学院院长。2017年新增机械工程博士学位一级学科授权点。