机械学院的前身始于1956年开始招生的北京水利学校水利施工机械专业，主要培养水利施工机械使用方面的专科人才。

1958年，北京水利水电学院成立，设水利机电、水利工程建筑2个系，水利机电系下设水利施工机械和水电站动力装置两个4年制本科专业。水利施工机械专业为当时国内少数几所高校所设置拥有的本科专业，培养目标以使用维修为主。水利施工机械专业经历建筑机械、起重运输与工程机械等名称的变迁，并于1985年设置的机械制造工艺与设备专业（1994年升格为本科专业）在1998年合并成为机械设计制造及其自动化。

2001年，新增材料成型及控制工程4年制本科专业。

2003年，在全国第九次硕士学位授权学科增列工作中，机械设计及理论学科硕士学科点成功获批，成为机械系的首个硕士学科点。机械设计及理论学科列入学校首批重点学科建设行列。

2005年，新增测控技术与仪器、交通运输两个4年制本科专业。在全国第十次硕士学位授权学科增列工作中，车辆工程硕士学科点在国务院学位办组织的评审中以高分顺利通过。同年，机械设计及理论学科继续列入学校重点学科建设行列。

2006年，机械工程系更名为机械学院。

2007年，机械设计制造及其自动化专业获批为河南省名牌（特色）专业。机械设计及理论学科列入学校第一层次重点学科建设行列。

2008年，机械设计及理论学科获批为第七批河南省重点学科，实现了省级重点学科的突破。

2009年，机械设计及理论学科继续列入学校第一层次重点学科建设行列，车辆工程学科列入学校第二层次重点学科建设行列。

2010年，在全国第十一次硕士学位授权学科增列工作中，“机械工程”增列为一级学科硕士点，设有机械设计及理论、车辆工程、机械电子工程、机械制造及其自动化、材料成型及控制5个二级学科。“机械工程”工程硕士点和“农业机械化”农业推广类硕士点获得批准。参与申报“农业工程”一级学科硕士点，并获得“农业机械化工程”二级学科硕士点。

2012年，机械工程一级学科获批第八批河南省级重点学科。

2013年，与英国提赛德大学合作举办机械设计制造及其自动化4年制本科专业。

2016年，新增留学生机械设计制造及其自动化本科专业。

2018年，机械工程一级学科获批第九批河南省级重点学科。

2018年，农业机械化领域调整为农业硕士农业工程与信息技术领域。

2019年，车辆工程本科专业开始招生。

2019年，机械设计制造及其自动化专业获批河南省一流本科专业。

2020年，智能制造工程本科专业开始招生，交通运输本科专业停止招生。

2020年，“机械工程”一级学科硕士点调整为机械设计及理论、车辆工程、机械电子工程和机械制造及其自动化4个方向。机械工程工程硕士调整为机械专业学位类别，新增能源动力（车用动力与清洁能源方向）专业学位类别。

2021年，机械设计制造及其自动化专业获批国家一流本科专业。

2021年，测控技术与仪器专业获批河南省一流本科专业。

2023年，机械工程一级学科获批第十批河南省级重点学科。