本系自學校民國60年創校之初，即設立機械工程科製造組招收五專部學生；80學年度增設二專日間部；90學年度配合學校升格技術學院，改制為機械工程系，招收二技部學生，91學年度更名為自動化工程系。

93學年度為因應中部地區車輛相關學程技職教育的延伸，並結合中部地區產業發展特色及就業市場的人力需求，從自動化工程系另設立機械工程系，並將系務發展、設備規劃與師資專業整合成車輛工程與精密機械兩大專業領域，於同學年招收日間部四技「車輛組」一班；此外為使系務發展更加周延，並配合國家重點發展產業與本校中長期發展所需之創意設計人才，於94學年度增設「設計組」招收精密機械與創意設計專業背景之四技與二專學制、「車輛組」二專及進修部學制；另外因應政府推動「技職雙軌」，本系於95學年度配合行政院政策以雙軌訓練旗艦計畫招收「台德班」；同年度配合政府推動「產業人力發展套案」，增設「車輛技術服務產業二技學士學程」春季班；96學年度配合政府推動「產學攜手計畫」與高職端共同辦理「產學攜手計畫精密機械班(3+2+2)」；另配合回流教育在本校成人學院增設「車輛產業技術與管理二技學程在職專班」與「精密機械二技學程在職專班」。

本系因應整體教育環境之轉變，於98學年度起將專科部停招，而以四技部為主，且於101學年度開辦「產學攜手四技車輛工程專班」；後續於103學年度開始招收第34屆海外青年技術訓練班「汽車技術修護班」。另外，因應產業升級所需機械與車輛人才，於97學年度成立「車輛與機電產業研究所」，並於102學年度改名「車輛與機電產業碩士班」致力於配合國家重點科技產業之發展，著重於「先進車輛」、「精密機械」、「機電整合及生產自動化」與「產業經營管理」的相關研究，培育車輛與機電產業所需之專業技術、管理與研發人才，使具備實務技能與研發的能力。

配合教育部新南向政策，本系自108學年招收「新南向國際學生產學合作專班」，並於111學年招收「四技僑生產學合作專班」。因應學系之發展需求，經校內程序後，獲教育部同意自111學年度學系改名為「車輛工程系」。本系自創校設科迄今已超過40餘年，期間經全體教職員戮力以共，由發展歷程與規模顯示，系務之更迭與班級增遞均能顯現本系之發展能與時俱進，並能凸顯本系與產業關聯性極為密切。