北京工業大學創建于1960年，當年設機械、電機、無線電、化工、數理5個系。1961年北京建筑工程學院、北京工業學院、北京師范大學部分學生轉入北工大后，增設土建系。數理系于1961下半年停止招生進行調整，1965年恢復數理系。“文化大革命”期間，1971年有機械、電機、無線電、土建4個系招生，原化工系停辦。1972年，北京工商管理?？茖W校并入北工大，在北京宣武區牛街南橫西街該校校址設北工大預科，后改稱新生部。新生部于1986年撤銷。

1978年至1989年，學校調整系的設置，設機械工程學系、工業自動化系、無線電系、土木工程系、化學與環境工程學系、應用物理系、計算機科學系、應用數學系、金屬材料科學與工程學系、熱能工程學系、管理工程學系、建筑學系。1981年成為國家教育部批準的第一批碩士學位授予單位，1985年成為博士學位授予單位。

1990年，原北京聯合大學經濟管理學院并入北工大，該院6個系和北工大管理工程學系合并調整為管理工程學系、對外經濟貿易系、應用經濟系，至此全校共設14個系。1993年北京計算機學院并入北工大，成立北京工業大學計算機學院，在北京西三環北路原校址辦學，1998年遷入校本部與北工大原計算機科學與工程學系、計算中心合并組建計算機學院。2000年，國家建材局管理干部學院（武漢工業大學北京研究生部）、華北水利水電學院北京研究生部和北京水利電力函授學院并入北工大，成立北京工業大學高等職業教育學院、北京工業大學分部，均為學校的異地辦學機構。

學校于1992年成立成人教育學院。2003年更名為繼續教育學院。2004年繼續教育學院與工大分部進行教育資源整合，整合后工大分部辦學主體為繼續教育學院（稱為北京工業大學繼續教育學院西區）。同時成立學校后勤集團西區管理中心，負責整個西區的后勤服務保障。

1993年北工大嘗試教育改革成立實驗學院，2000年起實驗學院由學校與民營企業合作辦學。2004年7月實驗學院終止與民營企業合作辦學的協議，從河北廊坊東方大學城遷至北京市朝陽區管莊校區，與北京工業大學高等職業教育學院調整合并為學校全資直屬二級學院性質的實驗學院。

1996年北京工業大學躋身國家21世紀重點建設的百所大學行列，成為北京市屬高校中唯一一所進入國家“211工程”建設的重點大學。

2005年，原北京藝術設計學院并入北工大，成立北京工業大學藝術設計學院，標志著北工大形成以工為主，理、工、經、管、文、法、藝術相結合的多學科架構。

2008年北工大圓滿完成2008年北京奧運會羽毛球、藝術體操比賽任務。北京工業大學奧運場館作為首都首屈一指的高端、專業運動場館，在后奧運的日子，繼續服務學校和首都的體育事業。

2012年2月，在時任國家副主席習近平和愛爾蘭共和國總理恩達·肯尼的共同見證下，北京工業大學和愛爾蘭都柏林大學正式簽署合作辦學協議。

2013年3月，北京工業大學北京-都柏林國際學院成立，這是北工大堅持開放辦學理念、積極融入國際高水平大學競爭與合作體系的重要一步。

2014年北京工業大學樊恭烋學院成立。該學院是學校創新人才培養模式的實驗區，采用獨立的教學計劃，旨在培養工程領域的領軍人才。

2016年北京工業大學信息學部成立，這標志著學校學部制改革正式啟動，是學校在整合學科資源、優化學科結構布局、推動體制機制改革向縱深方向發展的重大舉措。

2017年9月，北京工業大學正式進入一流學科建設高校行列。

2020年，北京工業大學位列QS2020年世界大學排名中國內地高校第32位，站在建校60周年新起點上，學校將加快構建高質量教育體系，穩步推進“十四五”建設發展，為實現建設世界一流大學的百年夢想、實現中華民族偉大復興的中國夢而不懈奮斗！