依据全国人大一届二次会议的提议和第一机械工业部的决策成立机械科学研究院。此后，经历建院、合并、调整、下放等，研究院在不断的调整中艰苦创业、成长发展，肩负起了提升我国机械工业基础技术和基本工艺的责任使命。

文革期间，北京研发实体外迁河南、部分移交北京，所属研究所等也先后下放。1972年，改名机械研究院，从事行业技术组织工作的管理。十年动乱时期，经历下放搬迁和解体重组。

恢复机械科学研究院名称。此后，研究院先后进入恢复性整顿、建设性整顿、调整性发展以及院集团组建阶段，期间，结束了近20年寄人篱下状态，明确为机械工业共性基础技术归口单位，持续深化科技体制改革加强实体建设，组织协调八个所承接了大量多专业跨所大型科技任务，并整体转制为中央大型科技企业。

更名为机械科学研究总院。此后，组建了先进制造技术研究中心，成立了海西分院、青岛分院、江苏分院，设立了工研资本投融资平台等，发展成为集科研开发、科技产业和技术服务三大业务为一体的科技集团，累计取得科研成果7000余项。

改制并更名为机械科学研究总院集团有限公司。“十三五”以来发展步入快车道，获批组建国家轻量化材料成形技术及装备创新中心，成立中机认检、轻量化院、南方中心，并购云南院、山西院等，建立了以国家制造业创新中心和“四重四工”为核心的科研体系，构建起解决“卡脖子”短板技术与装备的高端创新平台。

机械科学研究总院集团有限公司变更为中国机械科学研究总院集团有限公司。