Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara (FTMD) merupakan Fakultas baru hasil pemekaran dari Fakultas Teknologi Industri (FTI) sesuai SK Rektor ITB No. 245/SK/OT/2007 tanggal 10 September 2007.

Pemisahan FTMD dari FTI merupakan bagian dari reorganisasi ITB yang sudah diawali sejak Januari 2006. FTMD dalam program akademik menyelenggarakan program pendidikan sarjana, magister dan doktor dalam bidang: Teknik Mesin, Teknik Dirgantara, serta Teknik Material, serta beberapa program Magister dalam bidang khusus.

Meskipun FTMD secara resmi baru berdiri pada tahun 2008, program studi yang diselenggarakan mempunyai sejarah yang panjang. Berawal dari dibentuknya program studi Teknik Mesin sebagai program yang terpisah pada Technische Hoogeschool (TH) Bandoeng pada tanggal 1 Agustus 1941. Dalam perjalanannya, kemudian program studi menjadi Departemen Teknik Mesin yang juga berkembang sesuai dengan tuntutan zaman.

Pada 1962, Program Teknik Penerbangan menjadi salah satu pilihan di Departemen Teknik Mesin. Pertumbuhan industri dirgantara yang pesat pada kurun 1980-an menuntut perkembangan Teknik Penerbangan menjadi program studi terpisah, yang direalisasikan pada 1991. Kemudian menjadi Departemen Teknik Penerbangan pada tahun 1997.

Pada 1971, kelompok bidang keahlian Produksi dan Metalurgi dibentuk di Departemen Teknik Mesin. Mulai 1974, kelompok ini menawarkan opsi Produksi dan Metalurgi melalui berbagai kuliah pilihan yang ditawarkan. Melalui program New-S1, pada tahun 1985 ITB mengirim staf muda untuk studi lanjut dalam rangka persiapan pembentukan Program Studi Teknik Material.

Pada 1993, Program Magister Ilmu dan Teknik Material mulai diselenggarakan, diikuti oleh program Sarjana Teknik Material pada 1994. Meskipun secara administratif program teknik Material berada di Departemen Teknik Mesin, penyelenggaraannya melibatkan staf dosen dan fasilitas laboratorium dari berbagai departemen.

Mulai Januari 2006, berdasarkan SK Rektor ITB No. 222/SK/K01/OT/2005 tentang Manajemen Satuan Akademik ITB, pengelolaan sumberdaya dan program dialihkan dari Departemen ke Fakultas/Sekolah. Dalam proses reorganisasi tersebut, program studi Teknik Mesin, Teknik Penerbangan dan Teknik Material kemudian dikelola oleh FTI. Dalam lanjutan proses reorganisasi, dibentuklah Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara mulai Januari 2008.