学院历史可追溯到1952年北航建校时创建的飞机工艺、发动机工艺专业教研室，1978年后建立了制造工程系和机电工程系，1998年4月28日，制造工程系和机电工程系合并，组建成立了机械工程及自动化学院，是北京航空航天大学最具实力的学院之一。学院学科覆盖4个一级学科，承载了机械工程(一流学科)，支撑了航空宇航科学与技术(金牌学科)、材料科学与工程(金牌学科)、设计学。设有7个二级学科，包括机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、工业与制造系统工程、航空宇航制造工程、材料加工工程、工业设计(研究方向)。学院设有机械工程及自动化、工业设计等2个本科专业。
机械工程及自动化学院师资力量雄厚，在编在岗教职工有170余人，其中教授50余人，副高60余人，博导50余人。学院拥有一批国内外知名专家和团队，包括国家重大专项总体组专家、总装专业组专家、国防基础科研专题专家组组长和成员、国家863计划领域专家组长和主题专家、国务院学科评议组专家、教育部***2人，***基金获得者3人、万人创新领军人才1人、优秀青年科学基金获得者2人、优秀青年人才***计划入选者4人、新世纪优秀教师10人、北京市科技新星14人、北京市教学名师2人、国防创新团队2个，具有博士学位教师比例88%。目前学院全日制在校学生2000 余人，其中博士生300 余人、硕士生900 余人、本科生800 余人、留学生100 余人。
学院以“建设扎根于中国大地的世界一流大学”为奋斗目标，秉承“探奥拓新”的办学理念，以人才为本、质量为先、能力为重、创新为源、交叉为优、有序发展作为指导精神。经过60多年的建设与发展，学院的学科建设、人才培养、科学研究、科研教学环境、国际交流等方面取得了长足的进展。
当前，在现代机构学及先进机器人技术、航空先进制造技术及工艺装备、高性能整体构件一体化成形及连接技术、机电控制及检测技术、数字化集成制造与信息化管理、学科交叉前沿理论与技术等方向上，形成了自己的特色和优势，取得了一批重要成果，学科实力持续增强，人才培养已具规模，学术声誉稳步提高，科研合作不断拓展。2017年全国学科评估中北航机械工程一级学科获评A-，继续保持优秀(并列第10);航空宇航制造工程学科为航空科学与技术一级学科评估名列全国第1位做出了贡献。
本科教学突出航空航天特色，形成了以机为主、机电信融合的教学体系。2006年率先通过了“中国高等学校机械工程专业本科教育认证”，2008年以来机械工程及自动化专业获教育部首批“专业综合改革试点” 、“卓越工程师教育培养计划”、“国家级工程实践教育中心”及“高等学校特色专业”、“北京市机械工程实验教学示范中心”等建设项目支持。获北京市教学成果二等奖、首都“教育先锋”先进集体等奖励。《工程图学》被评为国家级精品课程，《机械设计》等3门被评为北京市精品课程，《测试技术基础》等6门被评为校级精品课程。
学院研究生教学队伍雄厚、科研环境优良，建设有“复杂产品现代设计与先进制造技术研究生创新基地”，研究生的学位论文质量和水平持续提高。近5年来，先后有2篇机械工程学科的博士论文获得全国百篇优秀博士论文的荣誉，机械工程学科全国百篇优博论文数名列全国高校前茅。学院在机械工程、管理工程、工业工程等领域为航空航天等国防科研院所和骨干企业培养了大批工程硕士研究生。自1995年起，学院开始培养工程领域硕士、博士留学生，近年来在校留学生保持在近100名。
建院以来，年度科研经费1.5亿元左右，人均科研经费数持续稳居国内同学科前列。承担了一大批国家重大专项、部委的重点型号研究项目，取得突出成绩。获得国家科技进步二等奖6项，国防科技成果奖11项，其他省部级成果奖30余项。学院深入开展了先进高校数控加工技术及应用、机器人技术及应用等，并积极在国家重大专项工程中建功立业。
