Yıldız Teknik Üniversitesi (YTÜ) günümüzdeki durumuna gelinceye kadar çeşitli gelişim aşamalarından geçmiştir.

Kondüktör Mekteb-i Âlîsi dönemi 1911-1922 yılları arasını kapsar. Vilayet nâfıa (bayındırlık) idarelerine günümüzdeki tekniker karşılığı olarak "fen memuru" veya o dönemdeki adıyla "kondüktör" yetiştirmek üzere 1911 yılında Nâfıa Nezareti'ne bağlı olarak Kondüktör Mekteb-i Âlîsi adıyla bir okul açıldı. Okul aynı yılın eylülünde Sultanahmet'te günümüzde Sağlık Müzesi olan binada öğretime başladı.

Öğretim programı için Paris'teki Ecolé de Conducteur'ün programı örnek alındı. Uzun süre bir binaya yerleşemedi ve sürekli yer değiştirdi. Balkan Savaşı'nın çıkması üzerine 1913'te okul binası hastane yapıldığından okul Şehremini'nde kiralanan bir konağa ve 1914'te de Çemberlitaş'ta kiralanan başka bir konağa taşındı. I. Dünya Savaşı'nın ardından Cağaloğlu'ndaki eski Donanma Cemiyeti binasına ve buraya da işgal kuvvetleri tarafından el konulması üzerine önce Kadırga'daki Dişçi Mektebi binasına ve ardından da Cağaloğlu'ndaki Nâfıa Nezareti binasının bodrumundaki iki odaya taşındı ve 1922'ye kadar altmış altı fen memuru yetiştirildi.

Nâfıa Fen Mektebi dönemi 1922-1937 yılları arasıdır. Kurtuluş Savaşı'nın ardından 1922 yılında okulun adı Nâfıa Fen Mektebi olarak değiştirildi. İki yıl olan öğrenim süresi 1926 yılında iki buçuk ve 1931'de de üç yıla çıkartıldı. Bu dönemde okul önce Gümüşsuyu Kışlası'na, burada bulunan Yüksek Mühendis Mektebi'nin genişlemesi üzerine 1935'te Kuruçeşme'de kiralanan bir köşke taşındı. Okul 1924'te parasız yatılıya çevrildi ve Cumhuriyet'in ilk on yılında 401 mezun verdi.

Yıldız Teknik Okulu dönemi 1937-1969 yılları arasıdır. Giderek sayısı artan yüksek mühendislerle fen memurları arasında ortaya çıkan boşluğu doldurmak için mühendis yetiştirmek üzere 19 Aralık 1936 tarihinde çıkartılarak 1 Haziran 1937'de yürürlüğe giren 3074 sayılı yasa ile Nâfıa Fen Mektebi ortadan kaldırılarak yerine her ikisi de inşaat ile makine bölümlerini içeren iki yıllık fen memuru ve dört yıllık mühendislik kısımları olan Teknik Okulu kuruldu. Okula Yıldız Sarayı'na ait binaların bir bölümü tahsis edildi ve okul buraya taşındı. Bundan sonra Yıldız Teknik Okulu olarak anılmaya başlandı. Okul 26 Eylül 1941 tarihinde yürürlüğe giren İstanbul Yüksek Mühendis Okulu ve Teknik Okulu'nun Maarif Vekâleti'ne Devri Hakkında Kanun uyarınca Nâfıa Vekâleti'nden alınarak Maarif Vekâleti'ne bağlandı. 1942-1943 ders yılından itibaren mühendislik kısmında elektrik ve mimarlık bölümleri açıldı. 12 Ekim 1945'te fen memuru kısmının adı teknikerlik kısmı olarak değiştirildi.

Teknik okula yapı ve sanat enstitülerinin dört yıllık bölümlerinden mezun olanlar alınıyordu. Dışarıdan okula girmek isteyen lise mezunlarından da aynı düzeyde teorik ve pratik bilgi sahibi olduklarını sınavla kanıtlamaları isteniliyordu. Yalnız Yapı Enstitüsü mezunlarını alan mimarlık bölümü yeterli öğrenci bulamadığı için 1945'te kapatıldı ve daha sonra değişik kaynaklardan öğrenci almak üzere 1951-1952 ders yılında yeniden açıldı. Millî Eğitim Bakanlığı'nın 7 Haziran 1949 tarihli kararı ile Türkiye'de ilk defa harita ve kadastro mühendisliği bölümü açıldı ve 1949-1950 ders yılında öğretime başladı.

Teknikerlik kısmı 1951-1952 ders yılından itibaren kapatıldı. Gündüz çalışanların öğrenim görebilmesi için 1958-1959 ders yılından itibaren gündüz öğretimine eşdeğer olmak üzere makine ve elektrik bölümleri ile beş yıl süreli Akşam Teknik Okulu açıldı. Bu okul bünyesinde daha sonra inşaat ve harita-kadastro bölümleri de açıldı. 1959-1960 ders yılında mezunlara bir yıllık öğrenim sonucunda "yüksek mimar" ve "yüksek mühendis" unvanlarını veren ihtisas bölümü açıldı.

Teknik Okulu kurulurken kapatılan Nâfıa Fen Mektebi mezunları için kuruluş yasasına konulan bir madde uyarınca sınavla seçilen üç yıllık mezunlar için birer yıllık mühendislik kursları açılmaya başlandı. 1938, 1939, 1940, 1947, 1948 ve 1949'da açılan altı kurs sonucunda toplam 362 kişiye mühendislik diploması verildi. Teknik Okulu döneminde 1085 tekniker, 362'si kurs mezunu olmak üzere 4782 mühendis ve mimar ile 655 yüksek mühendis ve mimar yetiştirildi. Okula tahsis edilen binaların yetersiz kalması üzerine yeni binanın temeli 1954'te atıldı ve 1959-1960 ders yılında hizmete girdi. Aynı dönemde makine ve elektrik laboratuvarlarını kapsayan ayrı bir bina da yapıldı.

İstanbul Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademisi dönemi 1969-1982 yılları arasını kapsar. Teknik okulun bir yandan öğrenci sayısının giderek artması ve öte yandan da yüksek mühendis ve mimar yetiştiren bir okul durumuna gelmesi sonucunda mevcut yapısı yetersiz kaldığından 3 Haziran 1969'da yayımlanan Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademileri Yasası ile özerkliğe sahip İstanbul Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademisi kuruldu. Bir süre sonra akademi fakülteleşme yoluna gitti ve bunun sonucunda Temel Bilimler, İnşaat, Makine-Elektrik, Mimarlık ile Harita-Kadastro fakülteleri kuruldu.

Özel yüksekokullar 1472 sayılı yasa ile 1971 yılında kapatılınca bunların mühendislikle ilgili olanları Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademisi'ne bağlandı. Bu okullar kimya, makine ve inşaat bölümleri olan Galatasaray Mühendislik Yüksekokulu, inşaat, makine ve elektrik bölümleri bulunan Işık Mühendislik Yüksekokulu, elektrik ve inşaat bölümleri bulunan Kadıköy Mühendislik Yüksekokulu ile Vatan Mühendislik Yüksekokulu olmak üzere dört taneydi. Işık Mühendislik Yüksekokulu öğrenci alınmayarak kapatıldı. Bu bağlanmalardan sonra 1972-1973 ders yılında İstanbul Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademisi'nin fakültelerinde toplam 1664 gündüz,1566 gece bölümü ve 105 yüksek lisans öğrencisi bulunmasına karşılık bağlı yüksekokullarda 3344 gündüz ve 5449 gece öğrencisi bulunuyordu.

Akademiye alınan öğrencilerin bir yarısı üniversiteler arası giriş sınavı ile öteki yarısı da sanat enstitüleri mezunları arasından akademiler arası seçme sınavı ile harita-kadastro bölümü öğrencileri ise Kadastro Meslek Lisesi öğrencileri arasından özel seçme sınavı ile alınıyordu.

Yıldız Üniversitesi dönemi 1982-1992 yılları arasıdır. 1982 yılında yükseköğretim kurumları yeniden düzenlenirken İstanbul Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademisi yeni kurulan Fen-Edebiyat ve Mühendislik Fakültesi ile rektörlüğe bağlı enstitü ve bölümlerden oluşan Yıldız Üniversitesi olarak örgütlendi ve Kocaeli Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademisi de Kocaeli Mühendislik Fakültesi olarak buraya bağlandı. Yıldız Üniversitesi Yıldız, Şişli ve Maslak yerleşkelerinde faaliyetini sürdürmeye başladı. 1984 yılında Yıldız Meslek Yüksekokulu ve 1985'te Maslak'ta 600 öğrenci kapasiteli bir yurt açıldı.

Yıldız Teknik Üniversitesi dönemi 1992 yılında başlayan ve devam eden dönemdir. Bazı yeni üniversitelerin kurulmasına ilişkin olarak 1992'de yapılan düzenlemede üniversitenin adı Yıldız Teknik Üniversitesi olarak değiştirildi, Kocaeli'ndeki birimleri Kocaeli Üniversitesi olarak örgütlendi, İstanbul'daki Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik, İnşaat, Makine ve Kimya-Metalürji fakülteleri olarak dörde ayrıldı ve yeni olarak İktisadî ve İdarî Bilimler Fakültesi ile 2003 yılında teknopark kuruldu.

Davutpaşa Kışlası'nın üniversiteye tahsisi üzerine burası ana yerleşke oldu ve Şişli Yerleşkesi terkedildi. Günümüzde araştırma üniversitesi kapsamında olan Yıldız Teknik Üniversitesi'nin Davutpaşa Yerleşkesi'nde rektörlük, rektörlüğe bağlı bölümler, Fen Bilimleri Enstitüsü ve Sosyal Bilimler Enstitüsü ile Eğitim, Elektrik-Elektronik, Fen-Edebiyat, İnşaat, İktisadî ve İdarî Bilimler, Sanat ve Tasarım ve Uygulamalı Bilimler fakülteleri, Meslek Yüksekokulu ve Yabancı Diller Yüksekokulu bulunmaktadır. Yıldız Yerleşkesi'nde ise Gemi İnşaatı ve Denizcilik, Makine ve Mimarlık fakülteleri ile Millî Saraylar ve Tarihî Yapılar Meslek Yüksekokulu yer almaktadır. Üniversitenin 2021 yılı itibariyle toplam personel sayısı 1675'i akademik, 680'i idarî ve 386'sı sürekli işçi olmak üzere 2754 kişidir. Akademik kadro 334 profesör, 257 doçent, 304 Dr. öğretim üyesi, 313 öğretim görevlisi ve 467 araştırma görevlisinden oluşmaktadır. Toplam öğrenci sayısı ise 26.551'dir.