คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี เดิมคือ " วิทยาลัยเทคนิคธนบุรี " ซึ่งสังกัด กรมอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ ตั้งอยู่ที่ ถนนประชาอุทิศ (ซอยสุขสวัสดิ์ 48) แขวงบางมด เขตทุ่งครุ กรุงเทพมหานคร

พ.ศ. 2503 วิทยาลัยเทคนิคธนบุรี ได้รับการสถาปนาขึ้น เมื่อวันที่ 4 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2503 ในระยะเริ่มแรกนักศึกษารับจากผู้สำเร็จการศึกษาชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 สายวิทยาศาสตร์ (เทียบเท่าชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ในปัจจุบัน) เข้าศึกษาหลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง (ปวส.) หลักสูตร 3 ปี ใน 4 สาขาวิชา คือ

1. ช่างก่อสร้าง ปัจจุบันคือ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา
2. ช่างไฟฟ้า ปัจจุบันคือ ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า
3. ช่างยนต์ ปัจจุบันคือ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล
4. ช่างโลหะ ปัจจุบันคือ ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ

พ.ศ. 2505 วิทยาลัยเทคนิคธนบุรี ได้เข้าร่วมกับ สภาการศึกษาแห่งชาติ ในการใช้ วิธีสอบคัดเลือกรวมเพื่อรับนักศึกษาร่วมกับมหาวิทยาลัยอื่น ๆ (การสอบเอนทรานซ์) ประกอบกับ ยูเนสโก (UNESCO) และกองทุนพิเศษสหประชาชาติ ได้ให้ความช่วยเหลือแก่ วิทยาลัย โครงการมีระยะเวลา 5 ปี โดยจัดหาผู้เชี่ยวชาญด้านต่างๆ ให้มาช่วยดำเนินการสอน รวมทั้งให้ทุนการศึกษา อบรมเพิ่มเติมแก่อาจารย์ และจัดซื้ออุปกรณ์การศึกษาให้แก่วิทยาลัยตามความต้องการ

พ.ษ.2506 วิทยาลัยเทคนิคธนบุรี ได้แบ่งการบริหารเป็น 4 คณะวิชา คือ

1. คณะวิชาช่างโยธา
2. คณะวิชาช่างไฟฟ้า
3. คณะวิชาช่างกล
4. คณะวิชาสามัญ

พ.ศ. 2507 วิทยาลัยเทคนิคธนบุรี ได้ปรับปรุงหลักสูตรที่เปิดสอน คือ

1. หลักสูตรแผนกวิชาช่างก่อสร้าง (โยธา)
2. หลักสูตรแผนกวิชาช่างก่อสร้าง (สถาปัตย์)
3. หลักสูตรแผนกวิชาช่างไฟฟ้ากำลัง
4. หลักสูตรแผนกวิชาช่างยนต์
5. หลักสูตรแผนกวิชาช่างโลหะ

พ.ศ. 2508 วิทยาลัยเทคนิคธนบุรี โดยความเห็นชอบของ กระทรวงศึกษาธิการ และคณะรัฐมนตรี ให้ทำการเปิดสอนในระดับประกาศนียบัตรเทคนิคชั้นสูง (ปทส.) หลักสูตร 2 ปี ต่อจากประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง (ปวส.) หลักสูตร 3 ปี รวมมีระยะเวลาศึกษา 5 ปี (เทียบเท่าปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ ใน 4 สาขา (โยธา,ไฟฟ้า,เครื่องกล,อุตสาหการ) ) ซึ่งโครงการนี้ได้รับความช่วยเหลือจาก ยูเนสโก และกองทุนพิเศษสหประชาชาติอีก โครงการมีระยะเวลา 4 ปี ในรูปแบบเดียวกับโครงการแรก คือมี ผู้เชี่ยวชาญ ทุนการศึกษา อบรมแก่อาจารย์ และอุปกรณ์การศึกษา โดยสอนในหลักสูตร ปทส. ต่อจาก ปวส. เริ่มเมื่อปี พ.ศ. 2508 ในสาขาช่างยนต์,ช่างโลหะ และปี พ.ศ. 2509 ในสาขาช่างโยธา,ช่างไฟฟ้า

พ.ศ. 2514 สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ได้รับการสถาปนาขึ้น เมื่อวันที่ 23 เมษายน พ.ศ. 2514 จากการรวม วิทยาลัยเทคนิคธนบุรี, วิทยาลัยเทคนิคพระนครเหนือ และวิทยาลัยโทรคมนาคมนนทบุรี โดย วิทยาลัยเทคนิคธนบุรี มีสถานะเป็นวิทยาเขต คือ "สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้า วิทยาเขตธนบุรี" และเปลี่ยนจากหลักสูตรประกาศนียบัตรเทคนิคชั้นสูง (ปทส.) มาเป็น หลักสูตรปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ หลักสูตร 5 ปี ใน 4 สาขา (โยธา,ไฟฟ้า,เครื่องกล,อุตสาหการ) และ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้า วิทยาเขตธนบุรี ได้แบ่งการบริหารเป็น 7 ภาควิชา คือ

1. ภาควิชาวิศวกรรมโยธา
2. ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า
3. ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล
4. ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหกรรม
5. ภาควิชาคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์
6. ภาควิชาภาษาและสังคมศาสตร์
7. ภาควิชาครุศาสตร์

พ.ศ. 2533 สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ปรับหลักสูตรปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ หลักสูตร 5 ปี มาเป็นหลักสูตร 4 ปี

โดย เรียงลำดับการจัดตั้ง ภาควิชา ดังนี้

1. พ.ศ. 2506 ภาควิชาวิศวกรรมโยธา เดิมคือ คณะวิชาช่างโยธา (เริ่มเปิดสอนในปี พ.ศ. 2503)
2. พ.ศ. 2506 ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า เดิมคือ คณะวิชาช่างไฟฟ้า (เริ่มเปิดสอนในปี พ.ศ. 2503)
3. พ.ศ. 2506 ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล เดิมคือ คณะวิชาช่างกล (เริ่มเปิดสอนในปี พ.ศ. 2503)
4. พ.ศ. 2513 ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ เดิมคือ แผนกวิชาช่างโลหะ คณะวิชาช่างกล (เริ่มเปิดสอนในปี พ.ศ. 2503)
5. พ.ศ. 2517 ภาควิชาวิศวกรรมเคมี (เริ่มเปิดสอนในปี พ.ศ. 2517)
6. พ.ศ. 2535 ภาควิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิคส์และโทรคมนาคม (เริ่มเปิดสอนในปี พ.ศ. 2535)
7. พ.ศ. 2535 ภาควิชาวิศวกรรมระบบควบคุมและเครื่องมือวัด (เริ่มเปิดสอนในปี พ.ศ. 2535)
8. พ.ศ. 2535 ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม (เริ่มเปิดสอนในปี พ.ศ. 2535)
9. พ.ศ. 2540 ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ (เริ่มเปิดสอนในปี พ.ศ. 2530)
10. พ.ศ. 2540 ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องมือและวัสดุ (เริ่มเปิดสอนในปี พ.ศ. 2536)