1921年，交通大学创建机械工程科动力组，1952年成立动力机械系，1956年随学校主体迁往西安，是当时交通大学整体西迁的系之一。
1975年与工程物理系部分专业合并后，调整为动力机械一系和动力机械二系；1983年4月，分别更名为能源与动力工程系和动力机械工程系。1994年4月西安交通大学院系调整，上述两系合并成立能源与动力工程学院。
2004年原环境与化学工程学院主体并入。2012年，过程装备与控制系、化学工程系独立成立新的西安交通大学化学工程与技术学院 。
2018年12月10日，被教育部遴选为首批“全国党建工作标杆院系”培育创建单位。
