北京大学的工科教育历史悠久,1910年3月即组织了工学院(当时称工科分科大学),下设土木、矿冶两个系(当时称门)。
1916年以后,北大工学院经过停办、再建,扩大,到1952年已培养了近5000名学生;其后工学院的师生中陆续有23人(教师12人、毕业生11人) 被评为中国科学院院士、中国工程院院士。1952年全国院系调整,北大工学院的机械、电机、土木、建筑四个系合并到清华大学,化工系合并到天津大学;北京大学工学院建制取消。同年,在院系体制改革中北京大学数学力学系的力学专业应制成立。它是中国 第一个力学专业。经过力学系前辈们倡导确立了力学专业的办学方向、力学人才的培养模式;培育了强调基础理论、重视实验研究、理论联系实际等优良学风;开拓了湍流研究的学术方向。
在文化大革命时期,为了响应当时“三线建设”规划的需要,北京大学校方于1969 年10 月将北京大学数学力学系力学专业与技术物理系、无线电系一起迁到陕西汉中地区。北京大学汉中分校(653 分校)力学系于1972 年成立。
在文化大革命结束后,北京大学汉中分校于1978 年底迁回北京,原校舍由陕西汉中工学院接管。1979 年3 月24 日,北京大学力学系成立。1995 年力学系更名为力学与工程科学系。2005 年6 月北大重新组建工学院,成立了能源与资源工程系、生物医学工程系、先进材料与纳米技术系和工业工程与管理系。2006 年3 月,北京大学决定将力学与工程科学系整体并入北京大学工学院,并改名为力学与空天技术系。