中南大学机械工程学科1952年由广西大学、武汉大学等校的矿山、冶金机械专业组建而成，1955年开始招收本科学生，1960年开始招收研究生，1982、1986年先后获工学硕士、博士学位授予权， 1998年批准设立机械工程学科博士后科研流动站，2000年获机械工程一级学科博士学位授予权，2001年机械设计及理论学科被评为国家重点学科、机械制造及其自动化和机械电子工程学科被评为湖南省重点学科，2007年机械工程学科获批成为一级学科国家重点学科、机械设计及理论学科和机械制造及其自动化学科被评为国家重点学科，2011年机械工程一级学科获批为湖南省优势特色重点学科，2017年全国学科评估为A-，是学校“双一流”重点建设学科。目前，共拥有1个博士后科研流动站（机械工程），1个一级学科博士、硕士点（机械工程），6个二级学科博士、硕士点（机械制造及其自动化、机械设计及理论、机械电子工程、车辆工程、数字装备与计算制造、信息器件制造技术与装备），3个工程硕士点（机械工程、车辆工程、工业工程），1个工程博士点（先进制造）。

    中南大学机械工程学科下分三个本科专业：“机械设计制造及其自动化”、“微电子科学与工程”和“车辆工程”。

    机械设计制造及其自动化专业依托中南大学机械工程国家一级重点学科，于2001年被湖南省确定为省重点专业，并在湖南省“十五”重点学科建设验收中被评为优秀，2009年被确定为国家特色专业建设点，2010年被批准为国家卓越工程师培养计划学科专业。本专业具有博士、硕士学位授予权与博士后流动站，在国内外机械制造业具有相当影响力，2019年获批国家首批一流专业建设点。

    微电子科学与工程专业是集机械、电子、控制、软件、材料等多学科为一体的高度综合性新兴专业，是在传统机械制造基础上发展起来，面向精密微电子/光电子器件制造的新专业。该专业于2002年开设微电子制造工程博士点和硕士点，并结合国内第一个微电子国家自然科学基金重点项目和973项目，培养博士和硕士生；2004年，开始招收微电子制造工程方向本科生；2005年，教育部批准我院微电子制造工程专业为目录外专业，成为国内唯一的面向微电子制造领域的本科专业，后更名为微电子科学与工程专业。经过十来年的发展，该专业已经在微电子制造、光电子制造与其封装领域拥有学科特色与行业优势，发展势头迅猛，2020年获批湖南省一流本科专业建设点。

    车辆工程为2009年申办成功的新专业，并于2010年正式招生。中南大学早在1962年就开始培养铁道车辆、内燃机车及工程机械专业人才，在车辆工程和轮式工程机械等方向教学具有明显优势。2000年建立“铁道装备与车辆工程”系，教学方向侧重于电传动轨道车辆及汽车传动匹配技术方面人才的培养。新车辆工程专业的建设，已形成从基础课、专业课到毕业设计完备的车辆工程专业教学体系，对于培养新能源汽车行业急需的专业技术人才发挥着重要的作用。2019年获批湖南省一流本科专业建设点。