机械工程学院前身为创建于1959的原隶属于原核工业部的衡阳矿冶工程学院机械工程系。学院现有机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、过程装备与控制工程、能源与动力工程、车辆工程、智能制造工程等6个本科专业，其中机械设计制造及其自动化专业为湖南省重点专业、教育部卓越工程师培养计划专业、湖南省普通高校“十三五”综合改革试点专业；过程装备与控制工程为国家管理专业。学院机械工程学科为湖南省重点学科，具有机械工程一级学科硕士、机械工程领域工程硕士学位授予权。拥有湖南省高校科技创新团队、湖南省高校重点实验室、中核集团重点学科实验室、中核建重点实验室、中德共建湖南省工业4.0实验室暨智能化企业孵化工程中心等省部科研平台5个；拥有湖南省研究生创新培养基地、湖南省卓越工程师人才培养校外实践教育基地、湖南省校企合作人才培养示范基地等省部教学实践平台5个。

学院现有教学科研人员90人，其中教授21人，博士生导师、硕士生导师26人，具有博士学位教师35人，全国模范教师1人，全国优秀教师2人，湖南省学科带头人、湖南省新世纪“121”人才工程人选5人。近年来，承担了国家863计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金、国防基础科研重点项目、全国高等教育科学规划课题等科研、教研课题共100余项。在数控加工技术、激光加工技术、热喷涂技术、过程与设备工况监测与控制等方面开展了卓有成效的工作，部分成果处于国际先进或国内领先水平，获国家科技进步二等奖、国防科学技术奖、部省级科技进步奖、国家级优秀教学成果奖、省级教学成果奖10余项。

学生积极参加科技活动，获得全国机械创新设计大赛一、二等奖、“挑战杯”全国大学生课外学术作品大赛三等奖、湖南省大学生创业计划竞赛银奖及湖南省机械创新设计大赛一、二、三等奖等60余项。研究生获得美国大学生数学建模竞赛国际一等奖和二等奖多项，获湖南省优秀硕士论文多篇。

学院毕业生主要分布在珠三角、长三角、环渤海等地区，能胜任国防工业、核工业、能源、环保、医药、冶金、机械制造等相关领域的科学研究、设计制造、自动控制、运行管理、应用研究以及科学研究等工作。