Temeli Osmanlı döneminde 1775 yılında mühendislik eğitimi vermek, askerî teknik personel yetiştirmeyi amaçlayan Mühendishâne-yi Bahrî-yi Hümâyun'a dayanır. 1795 yılında topçu ve istihkam subayı yetiştirmek amacıyla Mühendishâne-yi Berrî-yi Hümâyun açılmış, Mühendishâne'nin askerî kanadı günümüzde Kara Harp Okulu ve Deniz Harp Okulu olarak devam ederken, sivil kanadı da İstanbul Teknik Üniversitesi'ni oluşturmuştur (bk. Mühendishâne-yi Bahrî-yi Hümâyun; Mühendishâne-yi Berrî-yi Hümâyun).
Üniversitenin tarihi açısından 1884'te Hendese-yi Mülkiye Mektebi'nin kurulmasının ve bu mektebin II. Meşrutiyet döneminde Mühendis Mekteb-i Âlî adıyla eğitme devam etmesinin önemi büyüktür. 1933 Üniversite Reformu'nda kapatılan okulun İstanbul Üniversitesi'ne fakülte statüsünde bağlanmış, 1935 yılında okul müdürlük düzeyine indirilmiştir. Yüksek Mühendis Mektebi'nin adı, 22 Eylül 1941 tarihinde müdür Tevfik Taylan'ın gayretleri, Ali Fuat Cebesoy'un yardımıyla "İstanbul Yüksek Mühendis Okulu" olarak değiştirilmiş ve okul Maarif Vekâleti'ne bağlanmıştır. Yüksek Mühendis Okulu'nda İnşaat, Mimarlık, Elektrik ve Makine şubelerinin yanı sıra Ağustos 1941 tarihinde Makine Şubesi'ne bağlı Uçak Mühendisliği, Mart 1943'te ise Gemi İnşaat Mühendisliği bölümleri açılmıştır.
4 Şubat 1943 tarihinde Maarif Vekili Hasan Âli Yücel, Yüksek Mühendis Okulu'nun üniversiteye dönüştürülmesini önermiş ve okul 12 Temmuz 1944'te bütün hak ve müktesebatıyla İnşaat, Mimarlık, Makine, Elektrik ve Elektronik olmak üzere dört fakültesiyle İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) adını almıştır. Üniversitenin ilk rektörü Osman Tevfik Taylan'dır. Türkiye Cumhuriyeti'nin ikinci üniversitesi olan İstanbul Teknik Üniversitesi özellikle mühendislik alanında yaptığı çalışmalarla meşhur olmuştur.
2023 yılı itibariyle İstanbul Teknik Üniversitesi; İnşat Fakültesi, Mimarlık Fakültesi, Makina Fakültesi, Elektrik-Elektronik Fakültesi, Denizcilik Fakültesi, Kimya-Metalurji Fakültesi, İşletme Fakültesi, Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi, Tekstil Teknolojileri ve Tasarım Fakültesi, Maden Fakültesi, Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Bilgisayar ve Bilişim Fakültesi, Fen-Edebiyat Fakültesi olmak üzere on üç fakülte; Afet Yönetimi Enstitüsü, Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, Bilişim Enstitüsü, Enerji Enstitüsü, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Havacılık Enstitüsü olmak üzere altı enstitüden oluşmaktadır. Üniversite, İstanbul'da beş farklı kampüste 2277 öğretim üyesiyle 40.000'e yakın öğrenciye (12.000'e yakını lisansüstü) eğitim ve öğretim vermektedir. Üniversitenin 260 AR-GE laboratuvarı, on üç araştırma merkezi ve çok aktif Arı Teknokent'i vardır. 5300 kapasiteli öğrenci yurdu, öğretim elemanı lojmanları ve altı farklı kütüphanesi vardır. İstanbul Teknik Üniversitesi bazıalanlarda dünyanın sayılı üniversiteleri arasındadır.
İstanbul Teknik Üniversitesi, açmış olduğu ARI Teknokent'te 2500'den fazla Ar-Ge projesiyle bilim-sanayi-teknoloji alanlarına katkı sunmaktadır. İTÜ Çekirdek "girişimcilik ekosistemi" olarak anılan programlarla öğrencilerin girişimcilikleri desteklenmektedir. Üniversite kurulduğu günden bu yana ilk küp uydu, hidrojen ile çalışan ilk tekne, ilk elektrikli minibüs, ilk yerli bilgisayar, ilk insansız otomobil, Ayrıca Türkiye'nin ilk televizyon yayını, ilk üniversite radyosu gibi pek çok başarıya imza atmıştır.
Türkiye'nin sanat, spor, siyaset ve bürokrasi dünyasına en üst düzeyde katkı sağlayan çok sayıda insan buradan yetişmiştir. Türkiye'de Cumhurbaşkanlığı, başbakanlık ve bakanlık yapan Turgut Özal, Süleyman Demirel, Necmettin Erbakan üniversitenin mezunları arasındadır.
