Katedra sa konštituovala ako “Katedra mechanickej technológie” pri vzniku Vysokej školy železničnej v Prahe v r. 1953 ako pedagogické a vedecké pracovisko v odboroch náuky o materiáli, strojárskych technológii a chémie so zameraním najmä na riešenie materiálových problémov v doprave. Prvým vedúcim katedry bol prof. Ing. František Drastik, DrSc.

Po presťahovaní do Žiliny v r. 1961 sa vedúcim Katedry mechanickej technológie na Strojníckej a elektrotechnickej fakulte Vysokej školy dopravy a spojov stal Doc. Ing. Jaromír Ponec, CSc., ktorý bol neskôr menovaný profesorom. V súvislosti so zriaďovaním študijného odboru Strojárska technológia sa v r. 1968 rozšírila oblasť materiálových a technologických disciplín, súčasne sa odštiepili pracoviska zamerané na priemyslové inžinierstvo a technológiu obrábania. KMT sa tak stala profilovou katedrou, na ktorej končilo štúdium každoročne okolo sto poslucháčov. Katedra zabezpečovala aj večerné štúdium v ZŤS Martin, PS Považská Bystrica a ZVL Kysucké Nové Mesto.

V r. 1978 sa po dokončení novostavby VŠD v areáli na Veľkom Diele celá KMT, ktorá mala v tom čase vyše 40 pracovníkov, presťahovala do nových priestorov. V novopostavených budovách A a B boli zriadené ľahké, v bloku J ťažké laboratóriá, vrátane zlievarne a ťažkej skúšobne. Katedra postupne doplňovala prístrojové vybavenie metalografického a defektoskopického laboratória, bol zakúpený rastrovací elektrónový mikroskop a iné zariadenia.

V r. 1981 sa vedúcim katedry stal Doc. Ing. Bretislav Till, CSc. V tom čase sa uskutočnila reštrukturalizácia už takmer 60 – člennej katedry na štyri oddelenia: oddelenie náuky o materiáli, oddelenie fyzikálnej metalurgie, oddelenie technológie zlievania, tvárnenia a zvárania a oddelenie aplikovanej chémie a korózie. Okrem rozsiahlej pedagogickej a vedecko – výskumnej činnosti rozvinula katedra širokú spoluprácu s priemyslom, výskumnými ústavmi a vysokými školami doma i v zahraničí a organizovala množstvo vedeckých podujatí.

V období r. 1990 – 1992 funkciu vedúceho katedry vykonával Doc. Ing. Július Veselko, CSc. Počas jeho pôsobenia sa zmenil názov katedry na “Katedra materiálov a technológií” a od r. 1991 má katedra akreditáciu pre doktorandské štúdium v odbore Materiálové inžinierstvo a medzné stavy materiálov. V r. 1992 – 1994 bol vedúcim katedry prof. Ing. Ľubomír Bechný, CSc. V r. 1992 dochádza k rozdeleniu Strojníckej a elektrotechnickej fakulty na dve samostatné fakulty Vysokej školy dopravy a spojov, ktorá bola 20. 11. 1996 premenovaná na Žilinskú univerzitu. Dnešná “Katedra materiálového inžinierstva” vznikla v r. 1994 rozštiepením Katedry materiálov a technológií na Katedru materiálového inžinierstva a Katedru technologického inžinierstva. Vedúcimi katedry sa stali postupne Doc. Ing. Ladislav Várkoly, CSc. (1994 – 1997), Doc. Ing. Anton Pešlo, CSc.(1997), prof. Ing. Petr Skočovský, DrSc.(1997 – 2003), prof. Ing. Peter Palček, PhD. (2003-2012) a súčasnou vedúcou katedry je prof. Ing. Eva Tillová, PhD.