İstanbul Teknik Üniversitesi'nin geçmişi gerilere, Osmanlı dönemine, Sultan III. Mustafa’nın saltanat yıllarına kadar uzanmaktadır. Osmanlı Devletinde ilk kez Batılı anlamda mühendislik eğitimi vermek üzere 1773 yılında kurulan Mühendishane-i Bahr-i Hümayun (İmparatorluk Deniz Mühendishanesi), gemi inşaatı ve deniz haritalarının yapılması konusunda uzman personel yetiştiriyordu. Haliç Tersane’sinde yer alan okulun kurucusu bir Macar soylusu olan Baron de Tott'du.

Osmanlı'ların yenileşme hareketinde önemli rol oynayan Baron de Tott, açılan okulda ders de vermiştir. İlk başhoca ise birçok yabancı dil bilen ve gemi mühendisliği konusunda eğitim görmüş olduğu ileri sürülen Cezayirli Seyyid Hasan Hoca’dır. Okulun kitaplığının yabancı dillerden çevrilen birçok eserle zenginleştirildiği ileri sürülmektedir.

1795 yılında, III. Selim döneminde açılan Mühendishane-i Berr-i Hümayun (İmparatorluk Kara Mühendishanesi) topçu subayı yetiştirmek için kurulmuştu. Mühendishane-i Bahr-i Hümayun’un genişletilmesiyle oluşan bu okulun eğitim süresi dört yıldı. III. Selim Mühendishane’nin gelişmesine önem vererek, okula Topkapı Sarayı Kütüphanesi'nden kitap göndermiştir. Okula bağlı bir matbaanın kurulmasına olanak sağlayan padişah ayrıca gözlem ve ölçüm aletleri bağışlayarak okulun donanımına katkıda bulunmuştur.

Okulda verilen dersler arasında istihkam, top dökümcülüğü, topçuluk, astronomi gibi konular yer alıyordu. Okulun kuruluş ve gelişim sürecinde Fransız öğretim üyelerinin ve mühendislerin de katkısı büyüktür. Hasköy'de, bugün Haliç Köprüsü'nün kuzey yönündeki ayağının bulunduğu alanda yer alan Kara Mühendishanesi binası zamanla yıkılmış; Hasköy askerlik şubesinin bahçesinde duran yazıtı 1995 yılında İstanbul 1 Numaralı Kültür ve Tabiat Varlıklarını Koruma Kurulu'ndan alınan izinle İTÜ'nün Taşkışla binasına getirilerek, giriş holüne yerleştirilmiştir.

1847 yılında Mühendishane-i Berr-i Hümayun'un müfredatına mimarlık alanında da dersler konularak batı usullerine göre mimarlık bilgileri verilmeye başlandı. 1883 yılında Hendese-i Mülkiye’ye dönüşen Mühendishane-i Berr-i Hümayun, 1909 yılında Mühendis Mekteb-i Alisi adını alarak, sivil mimar ve mühendislerin yetişmesi konusunda eğitim vermiştir.

Cumhuriyetin kuruluşu ile mühendislik ve mimarlık eğitimi yeniden düzenlendi. Mühendis Mekteb-i Alisi yol, demiryolu, su işleri ve inşaat-mimarlık dallarını kapsayacak şekilde eğitim veren bir okul olarak örgütlenmişti. 1929 yılında Mektebin mevcut su ve yol kollarına inşaat şubesi de eklenerek mimarlık alanında eğitime başlanmıştır. İlk mezunlarını 1931 yılında veren Yüksek Mühendis Mektebi Cumhuriyet Türkiyesi'nin bayındırlık işleri için gerekli teknik elemanları yetiştiriyordu. 1940'larda Almanya ve İsviçre'yi terkeden öğretim üyelerinin katılımı ile güçlenen kadrosu ile Yüksek Mühendis Mektebi, Türkiye'nin teknik öğretim alanında önde giden bir eğitim kuruluşu olarak seçkinleşti. Önce Gümüşsuyu'ndaki eski kışla'da konumlanan mektep, daha sonra Taşkışla ve Maçka Silahhanesi binalarının da verilmesiyle büyüdü ve öğrenci sayısı ile birlikte öğretim kadrosu da gelişti. 1944 yılında Yüksek Mühendis Mektebi İstanbul Teknik Üniversitesi'ne dönüştü. Fakültelerin başlangıçta çok sınırlı olan öğretim kadrosu zamanla gelişerek bilim dallarında uzmanlaşmaya ve kadrolaşmaya gidildi. İlk yıllarında İnşaat, Mimarlık, Makina, Elektrik Fakültelerinden oluşan İstanbul Teknik Üniversitesi Maden, Kimya, Gemi İnşaatı, Fen-Edebiyat, İşletme, Uçak ve Uzay Bilimleri, Denizcilik gibi fakültelerin kurulması ile büyümüş, tüm fakülteler bölümlere ayrılmış ve her fakültede diploma veren programlar gelişmiştir. Örneğin İnşaat Fakültesi içinde Jeodezi ve Fotogrametri, Makina Fakültesi içinde Tekstil, Mimarlık Fakültesi içinde Şehircilik ve Endüstri Tasarımı gibi bölümler lisans ve yüksek lisans eğitimi verecek şekilde dallanarak İstanbul Teknik Üniversitesi dünyadaki çağdaş gelişmelere paralel bir büyüme göstermiştir. İTÜ mimarlık alanında ve mühendisliğin tüm dallarında Türkiye'nin ihtiyaçlarına cevap verecek, aynı zamanda uluslararası düzeyde yetkin olabilecek meslek adamları yetiştirmektedir. İTÜ'de yapılan doktora ve diğer bilimsel yayınlar, Türkçe'nin bilim dili olarak yerleşmesine ve birçok alanda teknik terminolojinin oluşmasına katkıda bulunarak büyük bir ulusal birikim sağlamıştır.

İTÜ'de 1974/75 öğretim yılında iki kademeli eğitime geçilerek, dört yıllık lisans eğitimine eklemlenen iki yıllık lisansüstü programları ile birçok uzmanlık alanında üst düzeyde eğitim verilmeye başlanmıştır. Halen Fen Bilimleri, Sosyal Bilimler, Nükleer Enerji, Avrasya Yer Bilimleri, Bilişim olmak üzere beş enstitü tarafından yürütülen yüksek lisans ve doktora programları ile büyük bir öğrenci kitlesine hizmet veren İTÜ, lisans sonrası eğitimle Türkiye'nin gereksinim duyduğu genç öğretim üyesi adaylarını yetiştirmeyi ve düzeyli uzman gereksinimini karşılamayı hedeflemektedir. İstanbul Teknik Üniversitesi'nin Mimarlık, Makina, İşletme Fakülteleri, Türk Musikisi Devlet Konservatuarı ve Sosyal Bilimler Enstitüsü kent merkezinde, Taşkışla, Gümüşsuyu ve Maçka binalarında bulunmaktadır. 1970'lerden başlayarak Maslak'ta gelişmeye başlayan geniş kampüs içinde Rektörlük yönetim binaları ile birlikte İnşaat, Maden, Kimya ve Metalürji, Fen-Edebiyat, Uçak-Uzay Fakülteleri bulunmaktadır. Lisans sonrası eğitim veren Enstitüler ise: Nükleer Enerji, Fen Bilimleri, Bilişim ve Avrasya Yer Bilimleri Enstitüleridir. Teknik Üniversite bünyesine 1988 yılında katılan Denizcilik Fakültesi, Tuzla'da 16.5 hektarlık bir alana sahiptir. İTÜ Maslak Kampüsünde byük bir gelişme süreci yaşanmaktadır. Kitaplık, Kültür Sanat Birliği, Spor Birliği, Çocuk Yuvası gibi binaların yapımıyla üniversite yaşamının gerektirdiği temel hizmetler karşılanmıştır. 1940'lardan başlayarak birçok ünlü İTÜ'lünün kaldığı Gümüşsuyu Öğrenci Yurduna ek olarak Maslak Kampüsünde yapılan yeni yurt ve lojmanlar öğrenci ve öğretim üyelerinin kullanımına sunulmaktadır.