Кафедра технології металів і матеріалознавства була заснована у 1931 році. У різні роки її очолювали доценти С.М. Борц, О.Г. Селезньов та Н.Л. Іванов. Із 1951 року кафедру очолив доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України Олексій Максимович Петриченко. Він керував кафедрою майже 40 років, і цей період став часом її становлення та стрімкого розвитку. Завдяки його зусиллям, кафедра здобула високе визнання серед споріднених кафедр закладів вищої освіти колишнього Радянського Союзу. У цей же період, попри те, що кафедра мала загальнотехнічний профіль, під керівництвом видатного вченого, доктора технічних наук, професора С.С. Дяченко було засновано наукову школу матеріалознавства та створено потужні дослідницькі лабораторії: рентгеноструктурного аналізу, електронної мікроскопії, фізичних методів дослідження. Також було обладнано якісну лабораторію обробки матеріалів різанням. На той час кафедра мала краще устаткування, ніж більшість профілюючих кафедр. Ці фактори сприяли активному розвитку наукових досліджень у сферах ливарного виробництва, матеріалознавства та обробки різанням. За цими напрямами на кафедрі було відкрито аспірантуру, а у 1979 році в інституті було створено Спеціалізовану вчену раду із захисту кандидатських дисертацій за спеціальністю "Матеріалознавство в машинобудуванні".
Кафедра є осередком наукових шкіл, що здобули визнання як в Україні, так і далеко за її межами. Викладачі кафедри активно беруть участь у міжнародних конгресах, представляючи доповіді у США, Німеччині, Болгарії, Польщі, а також мають досвід роботи у таких країнах, як Китай, Куба, Перу та Чехія. Підтримує тісну співпрацю з промисловими підприємствами України та Азербайджану, надаючи допомогу у вирішенні складних виробничих і технологічних завдань. Завдяки високому науковому потенціалу, ефективно організованому навчальному процесу та прекрасно оснащеним лабораторіям, які активно використовуються у підготовці студентів, кафедра стала опорною у Харківському регіоні, поширюючи свій вплив на Полтавську та Сумську області, і зберігає цей статус до сьогодні.
Імпульс, наданий кафедрі енергійним і мудрим керівництвом О.М. Петриченка, отримав подальший розвиток під управлінням професора І.П. Гладкого, який очолював кафедру понад 10 років. За цей період було здійснено значне розширення навчального процесу: кількість курсів, що викладаються кафедрою, збільшилася з двох до семи. Особливу увагу приділили методичному забезпеченню, результатом чого стало видання 50 методичних розробок. Значна робота була виконана для українізації навчального процесу. Важливим внеском у викладання українською мовою став розроблений та виданий кафедрою тримовний термінологічний словник, який отримав високу оцінку серед галузевих фахівців.
Сьогодні працівники кафедри активно впроваджують комп'ютерні технології у навчальний процес. Зокрема, було створено ефективні системи комп'ютерної допомоги у навчанні та контролі знань. За роки свого існування кафедра досягла значних наукових результатів: підготовлено близько 100 кандидатів наук з різних країн світу, успішно захищено 3 докторські дисертації, отримано понад 100 авторських свідоцтв і патентів, видано більше 50 монографій та навчальних посібників і опубліковано понад 1500 наукових статей. На кафедрі сформувався високопрофесійний творчий колектив педагогів. Наразі лекції читають професори Д.Б. Глушкова, І.В. Дощечкіна, Т.О. Дергач, Ю.В. Дудукалов, В.О. Столбовий, а також доценти В.А. Багров, Н.О. Лалазарова, Ю.В. Рижков, Т.О. Протасенко, Ю.І. Сичов та старший викладач Д.О. Солопіхін. Ми з вдячністю згадуємо видатних лекторів та фахівців, чий вагомий внесок став основою для становлення кафедри: професора Л.О. Солнцева, доцентів А.О. Мовляна, В.П. Тарабанову, С.І. Бондаренка, а також тих, кого, на жаль, уже немає з нами – доцентів А.А. Новика, М.В. Можарова та Г.О. Прошина.
З вересня 2016 року по теперішній час завідувачем кафедри є доктор технічних наук, професор Глушкова Діана Борисівна.