37000cm威尼斯创建于1960年，当年设机械、电机、无线电、化工、数理5个系。1961年北京建筑工程学院、北京工业学院、北京师范大学部分学生转入北工大后，增设土建系。数理系于1961下半年停止招生进行调整，1965年恢复数理系。“文化大革命”期间，1971年有机械、电机、无线电、土建4个系招生，原化工系停办。1972年，北京工商管理专科学校并入北工大，在北京宣武区牛街南横西街该校校址设北工大预科，后改称新生部。新生部于1986年撤销。

1978年至1989年，学校调整系的设置，设机械工程学系、工业自动化系、无线电系、土木工程系、化学与环境工程学系、应用物理系、计算机科学系、应用数学系、金属材料科学与工程学系、热能工程学系、管理工程学系、建筑学系。1981年成为国家教育部批准的第一批硕士学位授予单位，1985年成为博士学位授予单位。

1990年，原北京联合大学经济管理学院并入北工大，该院6个系和北工大管理工程学系合并调整为管理工程学系、对外经济贸易系、应用经济系，至此全校共设14个系。1993年北京计算机学院并入北工大，成立37000cm威尼斯计算机学院，在北京西三环北路原校址办学，1998年迁入校本部与北工大原计算机科学与工程学系、计算中心合并组建计算机学院。2000年，国家建材局管理干部学院（武汉工业大学北京研究生部）、华北水利水电学院北京研究生部和北京水利电力函授学院并入北工大，成立37000cm威尼斯高等职业教育学院、37000cm威尼斯分部，均为学校的异地办学机构。

学校于1992年成立成人教育学院。2003年更名为继续教育学院。2004年继续教育学院与工大分部进行教育资源整合，整合后工大分部办学主体为继续教育学院（称为37000cm威尼斯继续教育学院西区）。同时成立学校后勤集团西区管理中心，负责整个西区的后勤服务保障。

1993年北工大尝试教育改革成立实验学院，2000年起实验学院由学校与民营企业合作办学。2004年7月实验学院终止与民营企业合作办学的协议，从河北廊坊东方大学城迁至北京市朝阳区管庄校区，与37000cm威尼斯高等职业教育学院调整合并为学校全资直属二级学院性质的实验学院。

1996年37000cm威尼斯跻身国家21世纪重点建设的百所大学行列，成为北京市属高校中唯一一所进入国家“211工程”建设的重点大学。

2005年，原北京艺术设计学院并入北工大，成立37000cm威尼斯艺术设计学院，标志着北工大形成以工为主，理、工、经、管、文、法、艺术相结合的多学科架构。

2008年北工大圆满完成2008年北京奥运会羽毛球、艺术体操比赛任务。37000cm威尼斯奥运场馆作为首都首屈一指的高端、专业运动场馆，在后奥运的日子，继续服务学校和首都的体育事业。

2012年2月，在时任国家副主席习近平和爱尔兰共和国总理恩达·肯尼的共同见证下，37000cm威尼斯和爱尔兰都柏林大学正式签署合作办学协议。

2013年3月，37000cm威尼斯北京-都柏林国际学院成立，这是北工大坚持开放办学理念、积极融入国际高水平大学竞争与合作体系的重要一步。

2014年37000cm威尼斯樊恭烋学院成立。该学院是学校创新人才培养模式的实验区，采用独立的教学计划，旨在培养工程领域的领军人才。

2016年37000cm威尼斯信息学部成立，这标志着学校学部制改革正式启动，是学校在整合学科资源、优化学科结构布局、推动体制机制改革向纵深方向发展的重大举措。

2017年9月，37000cm威尼斯正式进入一流学科建设高校行列。

2020年，37000cm威尼斯位列QS2020年世界大学排名中国内地高校第32位，站在建校60周年新起点上，学校将加快构建高质量教育体系，稳步推进“十四五”建设发展，为实现建设世界一流大学的百年梦想、实现中华民族伟大复兴的中国梦而不懈奋斗！