本系前身為台北帝國大學工學部機械工程科，創始於民國三十二年九月，民國三十四年台灣光復後，改設為國立台灣大學工學院機械工程學系。

舊教育目標以配合國家機械工業之發展，培養優秀之機械工程師為宗旨。

另為提昇台灣機械工業之技術水準，促進國家科技之自主及發展，於民國五十五年成立機械工程研究所碩士班，現分固體力學組、機械設計組、機械製造組、流體力學組、熱學組、航空工程組、系統控制組等組別招生，而研究方向則分為固體力學及機械設計、機械製造、熱學暨流體力學、航空暨系統控制等五組；並自民國六十六年起再開設博士班研究所以培育具有獨立研究能力之高級人才為宗旨，並肩負起國家科學技術發展之任務。