МГТУ всегда славился высокой инженерной подготовкой и способствовал развитию конструкторской мысли в России. Славе вуза способствовали его выпускники – русские конструкторы с мировым именем В.Г. Шухов, А.Н. Туполев, С.П. Королёв и многие другие.
История кафедры начинается с середины XIX века с введения в ИМТУ курса и организации кафедры под названием "Построение машин" и ее первым руководителем был избран профессор Дмитрий Николаевич Лебедев. Программа курса включала лекции, упражнения и графические работы - проекты зубчатых, ременных, канатных передач, шатунов, ползунов, водяных колес и опор для них.
Первый в России курс лекций по деталям машин был опубликован в 1881 году профессором ИМТУ Д.Н. Лебедевым. Первые в России атласы деталей машин также были подготовлены в ИМТУ в 1888-1906 гг профессорами П.К. Худяковым и А.И. Сидоровым. По этим учебникам и атласам учились многие поколения студентов.
В числе изданий того времени, оставивших заметный след в науке и технике, следует назвать монографию А.И. Сидорова «Основы проектирования и конструирования машин» (1929), в которой рассматриваются понятия о механике машин в условиях идеального, а также реального исполнения, конструктивные соображения (прочность, жесткость, износостойкость), выбор и экономия материалов, технологичность и др. Не менее значимы и другие работы А.И. Сидорова: первая в мировой литературе монография «Трубы и их соединения», сборник «Задачи по деталям машин», способствовавший развитию творческой самостоятельности российских инженеров-механиков, «Описательный курс машин», ставший вводным в инженерное образование и выдержавший пять изданий.
Анатолий Иванович Сидоров руководил кафедрой с 1898 г. по 1929 г. Он заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор.
Значителен вклад МВТУ в стандартизацию машиностроения в начале XX века. В 1916-1918 гг. профессор И.И. Куколевский подготовил «Сборник нормалей деталей машин», обобщивший опыт, накопленный в машиностроении того времени. Этот труд заложил начало нормализации деталей машин в России.
И.И. Куколевский разработал первую отечественную систему допусков и посадок, которая нашла применение в военном производстве во время первой мировой войны.
Заслугой школы деталей машин МВТУ является и привлечение к решению её задач Н.Е. Жуковского. Он за много лет до зарубежных учёных решил задачу о распределении нагрузки между витками резьбы и тем самым показал путь расчета многоконтактных конструкций в машиностроении. Работы Н.Е. Жуковского «О скольжении ремня на шкивах» и «Распределение давлений на нарезках винта и гайки» существенно упростили инженеру-механику задачу конструирования этих деталей.
Исключительный вклад в разработку строительных и машиностроительных конструкций внес выпускник МВТУ Почетный академик В. Г. Шухов. Он широко известен как автор высотных «шуховских» башен, маяков, мачт, антенн, мостов.
С 1929 г. по 1952 г. кафедрой руководил Михаил Алексеевич Саверин, лауреат Государственной премии СССР, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор, окончивший МВТУ в 1914 г. Под руководством М.А. Саверина учебная работа кафедры развивалась в таких направлениях, как полная модернизация курса с переходом от расчётов по полуэмпирическим зависимостям к современным расчётам; широкое отражение вопросов технологичности конструкций и стандартизации. Особое внимание уделялось проектированию деталей машин.
Период Великой Отечественной войны характерен для МВТУ разработкой деталей машин повышенной технологичности и применением для их производства вместо металлов материалов-заменителей. В послевоенные годы существенному повышению научного уровня в машиностроении способствовал выпуск пятнадцатитомного энциклопедического справочника «Машиностроение», в составлении которого принимали активное участие ученые МВТУ. Главным его редактором был профессор МВТУ, академик Е.А. Чудаков.
С 1952 г. по 1988 г. кафедру возглавлял заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор Дмитрий Николаевич Решетов, окончивший МВТУ в 1930 г. Под руководством Д.Н.Решетова, трудами его многочисленных учеников и коллег кафедра превратилась в один из ведущих научных и учебных центров страны в области деталей машин.
Решетов Д.Н. – автор свыше 300 научных трудов, из них 47 книг, посвященных различным проблемам машиностроения: от конструкционного демпфирования и точности машин до усталостной прочности при переменных режимах нагружения и надежности. Под его руководством был сделан новый шаг в теории контактно-гидродинамической смазки и разработан неизотермический расчёт толщины масляного слоя, выпущено в свет двухтомное издание «Детали и механизмы станков», ставшее основным пособием по проектированию станков, и другие основополагающие работы по машиностроению. Он был активным участником фундаментального издания «Энциклопедический справочник машиностроения» в послевоенный период и издания «Энциклопедия машиностроения» (1995 г.). Учебник Решетова Д.Н. до сих пор является наиболее полным трудом по курсу «Детали машин».
Усилиями кафедры создана в начале пятидесятых годов первая в Советском Союзе комплексная учебная лаборатория деталей машин, разработаны и изготовлены испытательные установки - прототипы установок, выпускаемых впоследствии для отечественных ВУЗов, для проведения научных экспериментов на кафедре организована научная лаборатория и изготовлены оригинальные испытательные машины. Сотрудники кафедры регулярно привлекались к разработке государственных стандартов.
Кафедра была пионером внедрения ЭВМ в учебный процесс: в 1970 году был создан собственный вычислительный комплекс по расчёту основных групп деталей машин на ПЭВМ, разработана автоматизированная система проектирования деталей машин с получением полностью оформленных чертежей.
В 1968г. на кафедре была открыта специализация «Детали машин» факультета повышения квалификации преподавателей (ФПКП) для оказания квалифицированной помощи родственным кафедрам ВУЗов Советского Союза. Учебные планы и программы дисциплин, читаемых слушателям, постоянно обновляются и совершенствуются.
В 1988 г. Д.Н. Решетов передал руководство кафедрой своему ученику – д.т.н., профессору Ряховскому Олегу Анатольевичу. Несмотря на тяжелые как для России, так и для кафедры времена (распад Советского Союза, мизерное финансирование образования и почти полное отсутствие финансирования науки в ВУЗах) кафедра не переставала функционировать.
О.А. Ряховский внес значительный вклад в отечественное муфтостроение, благодаря чему он стал известен не только в нашей стране, но и за рубежом.
С появлением современных персональных компьютеров с большим объёмом памяти и быстродействием существенно упростился процесс проектирования и конструирования машин. Однако кафедра придаёт большое значение методике обучения основам конструирования, при которой студент предварительно выполняет курсовой проект на черновиках, с помощью консультанта доводя конструкцию до оптимального решения.
С 2013 года заведующим кафедрой является д.т.н., проф. Михаил Николаевич Захаров, являющийся специалистом в области динамики, прочности и надежности машин.
В 2015 году на кафедре был проведен первый набор собственных студентов для обучения в магистратуре.