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) a súčasným vedúcim katedry je Prof. Ing. Peter Palček, PhD.

Katedra materiálového inžinierstva má v súčasnosti dve oddelenia: oddelenie štruktúrnych analýz materiálov a oddelenie únavy materiálov. Po reštrukturalizácii na katedre pôsobí osem pedagogických pracovníkov, z toho sú traja profesori (prof. Ing. Otakar Bokůvka, PhD., prof. Ing. Peter Palček, PhD. a prof. Ing. Radomila Konečná, PhD.), dve docentky (doc. Ing. Eva Tillová, PhD., doc. RNDr. Tatiana Liptakova,PhD.) a štyria odborní asistenti (Ing. Alan Vaško PhD., Ing. Juraj Belan, PhD., Ing. Lenka Markovičová, PhD., RNDr. Viera Zatkalíková, PhD.). Prof. Ing. Petr Skočovský, DrSc. v súčasnosti pôsobí na katedre ako emeritný profesor. Ďalej má katedra šesť výskumných pracovníkov (doc. Branislav Hadzima, PhD., Ing. František Nový, PhD., Ing. Rastislav Mintách, PhD., Ing. Mária Chalupová, 

Ing. Viktor Škorík a Ing. Lenka Škublová. ), štytoch technických pracovníkov, 14 denných a 13 externých doktorandov.

Katedra vychováva študentov v študijnom odbore Materiálové inžinierstvo a poskytuje vedomosti o materiáloch a medzných stavoch materiálov na troch fakultách Žilinskej univerzity. V oblasti výskumu sa na katedre rieši niekoľko grantových úloh, ďalej úlohy inštitucionálneho výskumu a úlohy na objednávku spoločenskej praxe. Výsledky vedecko – výskumnej práce sú pravidelne prezentované na domácich aj zahraničných konferenciách, v knižných a časopiseckých publikáciách. Katedra ma rozsiahlu spoluprácu s okolitými podnikmi (Matador Púchov, SCP Ružomberok, Martinmetal, Považské strojárne, a.s., SPP Slovenský plynárenský priemysel, Tatramat a.s. Poprad, 

Tatravagónka a.s. Poprad, Žilinská teplarenská a.s. Žilina, Kinex a.s. Bytča, PSL a.s. Považská Bystrica, Ina, a.s. Kysucké Nové Mesto, OMNIA KLF Kysucké Nové Mesto, TLAKON a.s. Žilina, Vienna International a.s. Martin, Znalecká spoločnosť Experta s.r.o. Zilina atď.). Pracovníci katedry udržiavajú pracovné a osobné kontakty so zahraničnými vysokými školami a univerzitami (TU Bologna, TU Dresden, PT Krakow, TU Budapešť, TU Delft, TU Viedeň, PT Zielona Gora, International Institute of Universality Tokio

, Japan, TU Clausthal, UK Praha, PT Czestochowska, CVUT Praha, VUT Brno, TU-VSB Ostrava, TU Budapest, GKSS Geeshacht  a ine). KMI pravidelne organizuje odborné podujatia ako sú Letná škola únavy materiálov, SEMDOK – medzinárodný seminář doktorandov, Degradácia konštrukčných materiálov, Metalurgické sympózium, Medzinárodné kolokvium materiálových katedier 5 krajín : Slovensko, Česká republika, Nemecko, Maďarsko a Poľsko.

Katedra založila a od roku 1994 úspešne rediguje vydávanie vedeckého časopisu s celoštátnou pôsobnosťou s názvom Materiálové inžinierstvo -  Materials Engineering, ktorého šéfredaktorom je prof. Ing. Otakar Bokůvka PhD..

V roku 2004 Katedra materiálového inžinierstva bola ocenená cenou ministra školstva SR za vedu a techniku v oblasti štúdia degradačných a korózných mechanizmov.