本系成立於民國六十六年，原名生產工程系，成立之初以培植生產、製造工程師為目的，後鑑於國內工業水準的不斷提昇，為因應未來發展之趨勢，乃於民國六十八年更名為機械工程學系，使發展的方面不再侷限於製造一隅，更能充份配合工程人才訓練的需要。

民國七十一年為了使教學和研究更加落實，乃成立研究所碩士班，民國七十五年大學部再增一班，而成雙班，民國七十八年獲准成立研究所博士班。且為配合系所之發展與機械工程人才需要之驟增，大學部於民國七十九年再增辦一班，使每一年級均有三班。目前機械系是中央大學最大的系，有 42 位具博士學位專任之教師，大學部學生共有 639 人，碩士班學生 291 人，博士班學生 192 人，是屬國內師資陣容堅強之機械系所之一。為迎合國內外科技發展趨勢及工業界人才之需求，本系於九十一學年度大學部成立設計與分析組、先進材料與精密製造組、光機電工程組等三組進行分組招生，而研究所除原有之固力與設計組、材料與製造組、熱流組、系統工程組外，另新成立光機電碩/博士班、能源工程所招收碩士班及博士班學生。

對一般高中生而言，機械系可能被認為是培養學生操作機器之黑手。事實上，機械是工業之母，任何高科技行業皆需要機械背景之人才，尤其是目前知識爆炸及科技整合之時代，更極需有系統整合知識之人才，而目前機械系就是扮演培育系統整合人才之最佳系所。而本系發展以機械為基礎，結合電子、電機、資訊工程、光機電工程、能源工程、生醫工程及材料科學等領域，並涵蓋新興科技領域如半導體製程設備及奈微米科技，故本系畢業之學生就業領域相當寬廣，除機械產業、電子資訊產業、教育研究機構外，亦能進入新興高科技產業 (如能源、光電、及生技產業) 服務。

由於高科技產業極需具碩博士學位之人才，本系呼應此需求積極培育高級研究人才，今年招收碩士學生 146 人、博士班學生 49 人，為鼓勵優秀學生繼續在本系深造，本系也提供五年雙學位管道供大學部學生 5 年修完碩士學位，且博士班提供直升管道以供本系大學部及碩士班學生直攻博士班。本系竭誠歡迎全國最優秀之數理人才加入，接受本系之培育而成為國內高科技產業及學術研究單位之精英分子。