湖南大学机械与运载工程学院前身为机械工程系，是湖南大学较早建立的院系之一。
1908年湖南高等实业学堂开始筹办机械科。
1912年正式招收学。
1926年正式命名湖南大学时，设立了工科机械系。
1953年全国院系调整时，湖南大学机械系并入华中工学院(现华中理工大学前身)。
1958年湖南大学为适应国家经济进步和教育改革的需要，恢复了机械工程系。
1995年6月18日，成立了机械与汽车工程学院。
2003年9月与湖南长丰汽车制造股份有限公司联合办学，冠名“湖南大学长丰汽车工程学院”。
2006年成立中国大陆第一支大学生方程式赛车队---湖南大学易车FSAE赛车队，该车队是中国内地最早参加国际比赛的车队，成功研发7辆FSAE赛车，两次参加国际FSAE比赛。
2008年6月更名为机械与运载工程学院。
2010年03月01日，力学与航空航天学院并入机械与运载工程学院。
2014年3月，玉柴股份与湖南大学签订战略合作协议。
2014年10月11日，该院参与的“智能型新能源汽车协同创新中心”被认定为2014年度“2011协同创新中心”。
2014年10月24日，湖南大学与众泰汽车联合实验室正式投入使用。
2014年10月，机械系 毕业生、原湖南大学校长钟志华调任中国工程院党组成员、秘书长。
2014年11月15日，第八届中国产学研合作创新大会在深圳举行，本次大会对获得2014年度中国产学研合作创新奖、促进奖、创新成果奖、突出贡献奖的获奖单位和个人进行表彰和颁奖。湖南大学机械与运载工程学院曹立波教授课题组的大型空间可展开的特种客车开发研究获得产学研合作创新成果奖。中国产学研合作创新与促进奖是针对我国政产学研协同创新的最高荣誉奖，由国家科技奖励办公室批准，是我国产学研合作领域惟一的全国性奖项，旨在广泛调动产学研、政金介各方积极性，引导创新要素向企业集聚，促进科技成果转化、产业升级和经济转型。
2015年10月13日-17日，“2015昆仑润滑油杯第六届中国大学生方程式汽车大赛油车赛”在湖北襄阳梦想方程式赛车场隆重举行。经过四天紧张激烈的争夺，湖南大学海马汽车FSAE赛车队以840.69分获得季军。
2015年10月24-25日，湖南大学潇湘之鹰车队派出三辆节能赛车参加了在广东国际赛车场举行的“2015第9届Honda中国节能竞技大赛”，经过两天激烈的角逐，潇湘之鹰车队以1208.47km/L油耗的成绩夺得燃油大学、专科组冠军；潇湘之鹰二队以775.58km/L油耗的成绩夺得燃油大学、专科组第四名；在EV（电车）大学、专科组比赛中，潇湘之鹰EV车队（电车）以行驶22210米的成绩夺得第四名。
