本系前身為台北帝國大學工學部機械工程科，創始於民國三十二年九月，民國三十四年台灣光復後，改設為國立台灣大學工學院機械工程學系。舊教育目標以配合國家機械工業之發展，培養優秀之機械工程師為宗旨。另為提昇台灣機械工業之技術水準，促進國家科技之自主及發展，於民國五十五年成立機械工程研究所碩士班，現分固體力學組、機械設計組、機械製造組、流體力學組、熱學組、航空工程組、系統控制組等組別招生，而研究方向則分為固體力學及機械設計、機械製造、熱學暨流體力學、航空暨系統控制等五組；並自民國六十六年起再開設博士班研究所以培育具有獨立研究能力之高級人才為宗旨，並肩負起國家科學技術發展之任務。

近年來社會變遷快速，原有目標逐漸不能夠與世界先進科技發展配合，而且過於抽象，不能夠在時代變化急遽之際，具體導引本系教學與研究之方向，因此遂在91年開始進行檢討。首先成立教學品質提升小組，除經過全系多次討論外，更徵詢系友、學生家長意見，經過彙整，將各項意見以具體化的七項細部目標明確揭示訂立。最後，由課程及教學委員會提案，於93年10月18號，在本系93學年度第一次系務會議正式通過決議，確定本系之教育目標及細部教育目標，並為將來本系之發展提供明確之方向。

然為配合時代演進，並更適切的反應台大機械系在國內機械領域之獨特地位，特自2003年開始重新對此目標進行檢討，經多次「教學改進會議」與「系友會」並與學生及學生家長進行會議溝通後，於2004年十月一日系務會議通過本系教育目標修訂為：因應科技與工業之發展趨勢，以培養具前瞻與領導能力之優秀機械工程人才為宗旨。

於2004年十月一日系務會議通過本系教育目標修訂為：

因應科技與工業之發展趨勢，以培養具前瞻與領導能力之優秀機械工程人才為宗旨。

並依據此宗旨所揭櫫之方向，訂定細部教育目標如下：

1.培養學生具備學理基礎及應用工程知識與技術之能力。

2.訓練學生具備設計與執行實驗，以及發掘、分析、解釋、處理問題之能力。

3.訓練學生設計系統、元件、製程及工程規劃與整合及創新之能力。

4.配合科技及工業之發展需求，訓練學生執行工程實務之相關知識與技能。

5.培養學生認識當前與機械工程相關之先進科技與時事議題，及整合跨領域知識之能力。

6.培養學生團隊合作之精神，訓練表達溝通、及領導與管理之能力。

7.培養學生端正品行、健全人格、熱心服務及重視專業倫理。

研究所－培育高級工程師及具有獨立研究能力之高級研發人才為宗旨。

1. 培養學生具備機械工程之專業知識與技術。

2. 培養學生具備策劃及執行專題研究之能力。

3. 培養學生具備撰寫技術報告與論文之能力。

4. 培養學生具備創新思考及獨立解決問題之能力。

5. 培養學生具備與不同領域人員協調整合之能力。

6. 培養學生具備良好的國際觀與外語能力。

7. 培養學生具備領導、管理及規劃之能力。

8. 培養學生具備終身自我學習成長之能力。