天津大学材料学院的历史可以追溯到1895年，当时天津海关道盛宣怀在清光绪帝的支持下，创办了天津北洋西学学堂，这是中国第一所被称为“大学堂”的高等学府。学堂以严谨治学和朴实校风著称，被誉为“东方的康奈尔”，毕业生享有进入美国一流大学免试攻读研究生的特权。
学堂初期，依照美国模式设置了工程学、矿务学、机器学和律例学等科系，1897年增设铁路专科，1898年设立铁路学堂，反映了“兴学救国”的办学宗旨。1900年八国联军入侵，学堂遭受破坏，1903年在西沽复课并逐步扩展学科门类，1912年改名为北洋大学校，专办工科，设有法律、土木、采矿和冶金等专业。
1917年，北洋大学专办工科，成为一所专门的工科学府，设有多个工程系，如土木、采矿、冶金等。在抗战时期，学校并入西北联合大学，成为国立西北工学院的重要组成部分，后于1945年抗战胜利后复校，更名为国立北洋大学，并进入理工结合的时期。
1949年天津解放后，北洋大学复校并进行了一系列改革，增设理学院，进入建设多科性工业大学时期，1952年全国高校院系调整后，天津大学成为多学科综合性的大学。1958年天津大学迁入新址，学科更加丰富，研究生教育得到发展，成为中国重要的工程技术人才培养基地。
在改革开放和百年校庆时期，天津大学进一步发展，增设了新专业，加强基础研究，培养复合型人才，并在科学研究上取得显著成果。1995年，天津大学成为首批“211工程”重点大学，向综合性大学发展，至今保持着持续的学术进步和人才培养实力。
天津大学材料科学与工程学院成立于1997年8月，学院设有高分子材料科学与工程系、金属材料科学与工程系、无机非金属材料科学与工程系、材料科学及加工自动化系、材料化学系等5个教学单位，学院拥有先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室、材料复合与功能化教育部工程研究中心，天津市材料复合与功能化重点实验室、天津市现代连接技术重点实验室。