На перших етапах розвитку людського суспільства процес виробництва вимагав обмеженого обсягу знань і досвіду і полягав в основному в збиранні та використанні рекомендацій та порад. У період машинного виробництва наука стає необхідною умовою його розвитку.
Наука в області машинобудування розвивається за двома напрямками: розробка теорії проектування машин; розв’язання проблем їх виготовлення. Перший напрямок передбачає дослідження деталей, вузлів і проведення натурних випробовувань машин і конструкцій. У результаті досліджень і узагальнення їх досвіду створюється наукова теорія основ проектування машин. Другий напрямок науки в області машинобудування забезпечує створення теоретичних основ окремих виробництв: ливарного, обробки тиском, механообробки, термічної обробки і т.д.
Засновником школи вітчизняного машинобудування був механік, творець багатьох верстатів і машин А.К.Нартов (1693 - 1756). У своїй праці "Ясне видовище машин" він узагальнив досвід того часу в конструюванні і технології виготовлення інструментів, верстатів та інших машин.
У 1807 р. професор Московського університету І. Двигубський видав книгу "Початкові підстави технології, або короткий опис робіт, виконуваних на заводах і фабриках", у якій так само, як і А.К.Нартов, узагальнив досвід технології виробництва машин на підприємствах.
Перші експериментальні і теоретичні дослідження процесу різання виконані професором І.А.Тіме. Їм розроблена теорія стружкоутворення при різанні, даний математичний опис цього процесу. Основи теорії різання він виклав у монографії "Опір металів і дерева різанню", опублікованій у 1870 р. І.А.Тіме по праву можна вважати основоположником у технології машинобудування. Він створив першу капітальну працю "Основи машинобудування, організація машинобудівних фабрик у технічних і економічних відносинах і виконання на них робіт", що вийшла у 1885 р. у трьох томах.
Російські вчені: П.А.Афанасьєв, А.В.Гадолін, К.А.Зворикін, Я.Г.Усачов у 1880 -1890 рр. продовжили дослідження І.А.Тіме, зробили подальший крок у розвитку науки про різання металів, заклали основи теорії металорізальних верстатів. Так, у 1876 р. академік А.В.Гадолін опублікував роботу "Про зміни швидкостей обертання шпинделя в токарних і свердлильних верстатах", де була викладена теорія побудови рядів чисел обертів у геометричній прогресії. Ця теорія прийнята верстатобудівниками усього світу, і нею користуються понині.
Праця професора А.Г. Гавриленка (1861 - 1914 рр.) "Технологія металів" довгі роки був основною під час навчання декількох поколінь російських інженерів, тому що в ній узагальнений досвід і дані основи технології машинобудування. Спадщина російських вчених вплинула на подальший розвиток науки в області різання, верстатів і інструментів, технології машинобудування.
До Великої Вітчизняної війни в нашій країні на основі досягнень науки і техніки були створені цілі галузі машинобудування: авто-, тракторо-, авіа-, верстатобудування, побудовані нові великі заводи і реконструйовані старі. На підприємствах освоювалося виробництво нових машин, з'явилися нові оброблювані матеріали, такі як леговані сталі, ковкий чавун, легкі сплави. У зв'язку з цим, виникала велика кількість практичних і теоретичних питань, що стосуються процесу різання і це вимагало розширення науково-дослідницьких робіт в області різання металів. Створюються наукові лабораторії на заводах (ЗІС, ГАЗ і ін.) і галузеві науково-дослідні інститути. Цими інститутами разом з підприємствами була виконана велика робота з узагальнення результатів досліджень, створення нормативних матеріалів для розрахунку різального інструмента, режимів різання, металорізальних верстатів, розробки технологічних процесів.
Будівництво значної кількості нових заводів обумовило необхідність підготовки великого числа інженерів, техніків і кваліфікованих робітників. Для цього була значно збільшена мережа вищих навчальних закладів і технікумів. В ці роки в навчальні програми вузів нашої країни включають такі дисципліни, як "Різання металів", "Проектування різальних інструментів", "Технологія автомобілебудування", "Технологія тракторобудування", "Технологія верстатобудування".
В наступні роки на основі узагальнення досвіду роботи машинобудівних підприємств і розробок науково-дослідницьких інститутів був написаний ряд праць, що послужили базою для нової дисципліни "Технологія машинобудування".
В післявоєнні роки в машинобудуванні почалося освоєння нових турбін, двигунів, хімічних апаратів, атомних реакторів, ракетно-космічної техніки. Усі ці машини працюють у критичних умовах: високих або низьких температур, у агресивних середовищах і т.д. У зв'язку з цим виникла необхідність обробки деталей з нових, жароміцних, нержавіючих, ерозійно-стійких, немагнітних, тугоплавких і інших спеціальних сталей і сплавів. Ці сталі і сплави, як правило, мали не тільки низьку оброблюваність, але і вимагали нового підходу до вибору раціональних умов їх обробки.
Ускладнення задач, що виникли перед наукою, вимагало подальшого розвитку комплексних методів дослідження. Для підвищення наукового рівня досліджень велике значення мало використання досягнень суміжних наук: теорії пластичності, теорії пружності, теорії теплопередачі, фізики і хімії, рентгеноструктурного аналізу. Істотну роль зіграло і використання нової апаратури, такої як електронний мікроскоп і обчислювальна техніка.
Виконані дослідження з'явилися дозволили науково обґрунтувати методи і засоби обробки вказаних вище сталей і сплавів, удосконалити інструментальні матеріали, отримати нові змащувально-охолодні рідини, розробити конструкції верстатів і пристосувань.
Фундаментальні дослідження в області фізики високих тисків дозволили розв’язати проблему синтезу надтвердих матеріалів: алмаза і кубічного нітриду бора (ельбора), і в середині 60 - х років минулого сторіччя організувати виробництво різноманітних інструментів з цих матеріалів (як абразивних, так і лезових). Високі витрати на виробництво надтвердих матеріалів стали причиною досліджень умов експлуатації різальних інструментів і обладнання, за допомогою чого виявлені ті області, в яких обробка інструментом з надтвердих матеріалів є досить ефективною й економічно доцільною. Установлено, що алмазні абразивні інструменти (шліфувальні круги) доцільно використовувати на операціях заточування твердосплавного інструмента і шліфування деталей із твердого сплаву. Абразивний інструмент з ельбора через високу вартість отримав застосування, в основному, при остаточному шліфуванні і заточуванні інструмента зі швидкорізальних сталей. Лезові інструменти на основі синтетичного алмаза використовують при обробці титанових, висококремністих алюмінієвих сплавів, склопластиків і пластмас, твердих сплавів. На основі кубічного нітриду бора для виробництва лезового інструмента створені матеріали, що одержали назву "композит". Ефективною областю застосування інструментів з композитів є тонке і чистове точіння, фрезерування без ударів деталей із загартованої сталі твердістю 55...70 HRC і чавунів будь-якої твердості.
Технологія машинобудування як наука пройшла у своєму розвитку через кілька етапів.
Перший етап, що охоплює період XІX - початок XX в., був ознаменований першими роботами по узагальненню накопиченого виробничого досвіду в області металообробки. Це книга І. А. Двигубського "Початкові підстави технології як короткий опис робіт на заводах і фабриках вироблених", праця І. А. Тіме "Основи машинобудування" (1885), тритомник А. П. Гавриленка "Технологія металів" (1861), що узагальнює досвід розвитку технології металообробки (довгі роки був основним курсом, використовуючи який, училося кілька поколінь російських інженерів).
Другий етап, що збігається з завершенням періоду відновлення і початком реконструкції промисловості Росії (до 1930 р.), характеризується накопиченням вітчизняного і закордонного досвіду виробництва машин. У технічних журналах, каталогах і брошурах цього часу публікуються описи процесів обробки різних деталей, застосовуваного обладнання, оснащення й інструментів. Видаються перші керівні і нормативні матеріали відомчих проектних організацій країни.
Третій етап відноситься до періоду 1930 -1991 рр. і визначається продовженням накопичення, узагальнення і систематизації виробничого досвіду, початком розробки загальних наукових принципів побудови технологічних процесів і формуванням технології машинобудування як науки в зв'язку з опублікуванням у 1933 -1935 рр. перших систематизованих наукових праць вчених А. П. Соколовського, А.І.Каширіна, В.М.Кована і A.Б.Яхіна.
На цьому етапі радянськими вченими й інженерами були розроблені основні принципи побудови технологічних процесів і закладені основні теоретичні положення технології машинобудування:
- типізація технологічних процесів (А.П.Соколовський, М. С.Фарбарів, Ф.С.Демьянюк і ін.);
- теорія базування заготовок при обробці, вимірюванні і складанні (А. П. Соколовський, А. П. Знаменський, А. І. Каширін, B. М. Кован, А. Б. Яхін і ін.);
- методи розрахунку припусків на обробку (В. М. Кован, А. П. Соколовський, Б.С.Балакшин, А.І.Каширін і ін.);
- жорсткість технологічної системи (К.В.Вотінов, А.П.Соколовський);
- розрахунково-аналітичний метод визначення первинних погрішностей обробки заготовок (А. П. Соколовський, Б. С. Балакшин, В.С.Корсаков, А.Б.Яхін і ін.);
- методи дослідження точності обробки на верстатах із застосуванням математичної статистики і теорії імовірностей (А. А. Зиков, А. Б. Яхін).
Четвертий етап, що охоплює роки Великої Вітчизняної війни і післявоєнного розвитку (1941 -1970), - період найбільш інтенсивного розвитку технології машинобудування, розробки нових технологічних ідей і формування наукових основ технологічної науки. Глибокому науковому аналізу, теоретичному проробленню і практичній перевірці піддалися принципи диференціації і концентрації операцій, методи потокового виробництва в умовах серійного і крупносерійного виготовлення військової техніки, методи швидкісної обробки металів, застосування переналагоджуваного технологічного оснащення і ряд інших технічних новинок.
В ці роки формується сучасна теорія точності обробки заготовок і докладно розробляється розрахунково-аналітичний метод визначення похибок обробки і їх підсумовувань; удосконалюються методи математичної статистики для аналізу точності процесів механічної обробки і складання, роботи обладнання й інструмента (Н.А.Бородачев, А.І.Яхін і ін.). Почато роботи з аналізу мікрорельєфу обробленої поверхні при використанні абразивного інструмента (Ю.В.Ліннік, И. В.Дунін-Барковський і ін.). Одержали подальший розвиток роботи зі створення вчення про жорсткість технологічної системи і її вплив на точність і продуктивність механічної обробки із широким упровадженням методів розрахунку жорсткості в конструкторські і технологічні розрахунки при проектуванні верстатів і інструментів.
У цей час проводяться теоретичні й експериментальні дослідження якості обробленої поверхні (наклепу, шорсткості, залишкових напружень) і їхнього впливу на експлуатаційні властивості деталей машин (П. Е. Дьяченко, А. И. Ісаєв, А.Н. Каширін, І.В.Крачельский, А.А.Маталін, А.В.Подзей, Е.В.Рыжов, А. М.Суліма й ін.). Формується новий науковий напрямок - вивчення технологічної спадковості (А.М.Дальський, А.А.Маталін, П.І.Ящеріцин).
Велика увага в цей період звертаталась на проблему організації потокових і автоматизованих технологічних процесів обробки заготовок у серійному і масовому виробництві. Груповий метод технології й організації виробництва був розроблений і впроваджений у виробництво С. П. Мітрофановим; В.В. Бійцівським і Ф.С. Демьянюком створені теоретичні основи поточно-автоматизованого виробництва на базі типізації технологічних процесів і класифікації оброблюваних деталей; докладно розробляється побудова структур технологічних операцій (В. М. Кован, В. С. Корсаков, Д.В.Чарнко).
На підставі узагальнення і систематизації матеріалів за технологією складання В. С. Корсаковим і М. П. Новиковим розробляються наукові основи складання деталей. У виробництві починають знаходити широке застосування методи об'ємної і чистової обробки пластичним деформуванням, електрофізичної і електрохімічної обробки.
П'ятий етап (з 1970 р. по теперішній час) характеризується широким використанням досягнень фундаментальних і загально-інженерних наук для рішення теоретичних і практичних задач технології машинобудування. Як теоретична основа її нових напрямків або апарат для рішення практичних технологічних питань приймаються різні розділи математичної науки (теорія графів, множин і т.д.), теоретичної механіки, фізики, хімії, теорії пластичності, металознавства, кристалографії і багатьох інших наук. Це істотно підвищує загальний теоретичний рівень технології машинобудування і її практичних можливостей.
У практиці машинобудування має місце широке застосування обчислювальної техніки при проектуванні технологічних процесів і моделюванні процесів механічної обробки; автоматизація програмування процесів обробки на верстатах з числовим програмним керуванням (ЧПК). Створюються системи автоматизованого проектування технологічних процесів (САПР ТП).
Велика увага в 1990-і рр. приділялося питанням раціонального використання робототехніки при автоматизації технологічних процесів і створенні гнучких автоматизованих виробничих систем на основі використання ЕОМ, автоматизації міжопераційного транспортування і накопичення деталей, активного і пасивного контролю деталей на поточно-автоматизованих лініях.