学院前身为衡阳工学院机械工程系，成立于1983年8月9日，1993年更名为中南工学院，2000年原中南工学院与衡阳医学院合并为南华大学后，成立为机械工程学院。1984年，机械制造工艺与设备本科专业招生；1985年增设机械设计及制造本科专业；1989年增设化工机械与设备本科专业；1998年将机械制造工艺与设备和机械设计及制造两专业合并为机械设计制造及其自动化专业，化工机械与设备专业更名为过程装备与控制工程，2004年 增设测控技术与仪器本科专业，2006年增设材料成型与控制工程专业 。

学院师资队伍结构合理，现有教职工68人，其中教授9人、副教授24人，具有博士学位8人、硕士学位18人，目前在职攻读博士、硕士学位12人，先后有2人获全国优秀教师，7人为湖南省青年骨干教师，1人为湖南省学科带头人，2人为湖南省121人才工程第2层次人选。