实验室现任主任由特聘教授孙军担任，学术委员会主任由中国工程院院士周廉担任。实验室现有固定人员63人，其中教授26人(博士生导师18人),副教授25人。研究人员中，有双聘工程院院士5人，国家杰出青年基金获得者4人。1997年以来，实验室培养博士后9人、博士研究生112人、硕士研究生282人，现有在站博士后10人，在读博士研究生213人、硕士研究生278人。实验室鼓励和支持研究生出国、出境或在国内参加国际学术会议，为研究生的成长提供了良好的条件。

近年来，实验室与国际、国内众多高校和科研机构建立了良好的合作关系，并主持承担和完成了10余项重大国际合作项目，承办了10余次国际和国内重要学术会议，为实验室加强同国际、国内研究机构的合作与交流打下了良好的基础。实验室争取到了2006年第14届材料强度国际大会（ICSMA4）的举办权，这是四年一届的该系列国际会议首次在亚太地区举办。

1990年，实验室利用世界银行贷款进行建设，1995年4月建成，通过国家验收并正式对外开放。实验室下设材料强度研究室、表面工程研究室、新材料研究室三个研究部门，以及微结构分析和力学性能测试两个公共实验室。支撑学科是材料科学与工程一级学科。

2019年3月，被科技部在2018年工程领域和材料领域国家重点实验室评估结果为材料领域优秀类实验室。

机械制造系统工程国家重点实验室是一个跨学科的实验室，主要支撑学科是西安交通大学的机械制造及自动化、系统工程和管理科学与工程学科。这三个学科均是国家重点学科。在2001年底进行的全国高等学校重点学科评估中，系统工程、管理科学与工程学科排名全国第一，机械制造及自动化学科排名全国第四。同时，实验室同计算机科学与技术、数学学科建立了比较紧密的合作关系。

实验室是一个跨学科的实验室，主要支撑学科是西安交通大学的“机械工程”一级学科所属的“机械制造及其自动化”二级学科、“控制科学与工程”一级学科所属的“系统工程”二级学科和“管理科学与工程”一级学科。这三个学科均是国家重点学科，且所在的一级学科也都于2007年被确认为一级重点学科。实验室同计算机科学与技术、数学等学科建立了比较紧密的交叉合作关系。实验室现任主任由特聘教授李涤尘担任，学术委员会主任由中国工程院院士谭建荣担任。

建设目标是将现代信息技术、管理工程与制造技术相结合，充分利用计算机、通信、自动化和管理工程等领域的新成果，发展制造业的新工艺和新技术。与此同时，充分利用实验室的先进设备和技术，研究开发适合国情的先进制造理论和技术，形成一个制造系统的研究和开发基地。为国家培养高层次专门人才，也为跟踪和推广先进制造技术以及为企业培训适用人才做出贡献。近年来实验室根据国民经济和制造业发展的需要不断拓宽和调整研究领域，在先进制造及相关的多个领域开展研究，取得了重大进展和标志性成果。现任实验室主任为西安交通大学特聘教授李涤尘，赵玉龙、高峰教授任实验室副主任。实验室学术委员会由13名国内著名专家组成,主任为中国工程院院士谭建荣教授，副主任为高金吉、管晓宏教授。

2019年3月，被科技部在2018年工程领域和材料领域国家重点实验室评估结果为工程领域优秀类实验室。