材料科学与工程学院的前身是交通大学机械工程系的有关专业系科。其中，材料学系的前身是1952年成立于上海的交通大学金属材料及热处理专业，材料加工工程系的前身是1952年成立于上海的交通大学铸造、焊接和锻压专业，主体部分于1957年迁至西安。材料物理与化学系的前身是上个世纪八十年代创办的腐蚀与防护专业和高分子材料专业。1963年经国家科委和高教部批准成立专职金属材料及强度研究室，1979年在研究室的基础上成立研究所。1983年以金属材料及热处理专业为基础成立材料科学与工程系，1988年金属材料及热处理专业被评为全国首批重点学科。1994年4月8日成立材料科学与工程学院。2002年底材料学科调整和整合，将原设在本校机械工程学院的材料加工工程系调整到材料学院。

一大批著名学者，如材料科学家周志宏院士、周惠久院士和涂铭旌院士等都先后在此执教和主持工作。中国工程院院士李鹤林教授现担任名誉院长。中国工程院院士周廉、柳百成为兼职教授。 我院材料学科是首批博士点和博士后流动站设站单位。目前，已经形成完整的材料科学与工程学科体系，下设材料学、材料加工工程、材料物理与化学三个二级学科。三个二级学科均拥有博士、硕士和学士学位授予权，并设有博士后流动站。其中材料学学科是国家重点学科。学院设备资产超过一亿元，拥有八千平方米的材料制备、评价和产品开发等教学与实验大楼。1995年以来，获得国家“211工程”和“教育振兴行动计划”千余万元支持，拥有各种大型分析、力学性能测试与材料制备设备30余台件。研究范围涉及金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料的制造、加工、整体性能评价、表面改性，以及腐蚀与防护、失效分析等。所研究材料的应用领域涉及航天、航空、国防、石油天然气、化工、交通和能源等国民经济重要部门。

从1959年开始，学院在认真搞好教学工作的同时，开展了大量的研究工作，还自主研制了材料多次冲击实验机。在大量试验的基础上，形成通过材料强度和韧性的合理配合、改进热处理工艺和合理选材等提高材料服役特性的学术观点，创立了新的材料强度理论。该成果获得了国家自然科学三等奖，被列为“建国以来基础研究100例成果之一。在全国材料界引起强烈关注，受到国家科委、高教部主管领导的好评，在1966年的全国高教科研成果展览会上被誉为“五朵金花”之一。70年代以来，学院开展了低碳马氏体理论与应用研究，在国际上首创将低碳马氏体钢用于石油机械行业，如石油钻机吊具、射孔枪、汽车螺栓、矿用圆环链等，取得了重大的经济效益，获得国家科技进步一等奖。

基于以上重要成果，1983年国家教委专项拨款，建成研究大楼。此后，还获得世界银行贷款支持。1986年设立国家教委首批开放实验室，1991年筹建国家重点实验室、并再次获得世界银行贷款支持，1995年金属材料强度国家重点实验室建成并通过国家验收。

2019年7月1日，学院在中国西部科技创新港成立材料科学与工程研究院，建成了国内顶尖、国际一流的材料实验研究共享示范基地。

学院下设材料学系、材料加工工程系、材料物理与化学系；设置材料强度、微纳尺度材料、新材料、表面工程、材料创新设计、焊接与涂层、耐磨材料及铸造、材料化学和材料物理等9个研究室，围绕四个面向，产出一大批科研成果，在国家科技发展中发挥了重要作用。学院现有教职工247人，本科生592人，硕士816人，博士379人，留学生40人。多年来，累计为国家输送各类人才1.2万名，毕业生深受用人单位欢迎。校友涵盖党政军学商多个领域，为我国材料事业的发展与进步做出卓越贡献。