Кафедра «Машинознавство та деталі машин» є однією з найстаріших в університеті. Утворена, як і політехнічний інститут, в 1918 році, і мала назву «Кафедра загального машинобудування». В 20х-40х роках учені кафедри проводили велику науково-дослідну роботу, були тісно зв'язані творчими контактами більш ніж із двомастами заводами й фабриками машинобудівного комплексу.

Беззмінним керівником кафедри з 1923 по 1963 рік був Заслужений діяч науки і техніки, д.т.н. професор В.О. Добровольский. В 1924-1927 роках співробітниками кафедри були написані монументальні праці: «Деталі машин» В.О. Добровольского, «Сопротивление материалов» Б.Л. Николаі, «Техническая механика» П.Є. Ширяєва, на базі яких навчалися багато поколінь вітчизняних і закордонних фахівців.

В 1934 році при кафедрі організується аспірантура із правом захисту кандидатських дисертацій.

У період Другої світової  війни співробітники кафедри захищали Батьківщину в діючій Армії, трудилися в оборонній промисловості.

Основним напрямком наукових досліджень кафедри в післявоєнний період (з 1963 р. завідує кафедрою професор Эрліх Л.Б.) було вивчення процесів тертя, а також міцності і довговічності деталей машин, розробка тензометричних ваг для зважування рухливого транспорту.

З кафедри в 50-60х роках виділилися самостійні кафедри «Прикладна механіка» (зав. кафедрою проф. Заблонський К.І.), «Підйомно-транспортні машини» (зав. кафедрою проф. Глушко М.Ф., проф. Сергєєв С.Т.), «Автомобільний транспорт» (зав. кафедрою проф. Вороніцин І.С.), «Хімічне машинобудування» (зав. кафедрою проф. Олійник М.В.) З 2000 року до кафедри була приєднана кафедра „Теоретична механіка”.

Надалі кафедра прикладної механіки була перетворена в кафедру машинознавства та деталей машин ( до 1988р. зав. кафедрою професор Заблонський К.І., Заслужений діяч науки України, з 1988р. по 2000р. проф. Бєлоконєв І.М.)

Кафедра направляла свої зусилля на підвищення надійності і довговічності машин шляхом дослідження об'ємної і контактної міцності їхніх деталей, розробці пристроїв для захисту деталей від перевантажень, дослідження впливу жорсткості передач (зубчастих, черв'ячних, глобоїдних, зубчастим пасом) на їхню навантажувальну здатність. Створено основу для державних і галузевих стандартів розрахунків на міцність передач зачепленням. Впроваджено методи теорії ймовірностей у машинобудуванні. З 2000 року кафедрою завідує пр.професор Мотулько Б.В. 

Кафедра проводила дослідження на умовах договорів з головними науково-дослідними інститутами, підприємствами України та інших країн в області теорії, розрахунків і експериментальних досліджень машин і приводів. Серед них інститути АН України, СРСР і Росії; НПВ „Енергія” (Росія); СКБ „Середньомаш”; Турбінний завод (м. Миколаїв); Автомобільний завод (м. Кременчук); НПВ „Редуктор” (м. Київ); заводи „Продмаш”, „Красная гвардия”, „Кинап”, „Точмаш” (м. Одеса); ряд СКБ; на шахтах Донбасу, на підприємствах „Кривбасруда”, з технічними університетами м. Дрезден (Німеччина), м. Мішкольц (Угорщина), м. Брно (Чехія) та іншими.

Кафедрою підготовлені переможці конкурсів серед студентів України: Левенець О.А. (Диплом переможця конкурсу в розділі «Машинобудування», м. Луганськ); Орлов А.В. (Грамота Президії Національної Академії наук, м. Київ); Чанчін А.М. (Диплом першого ступеня в галузі знань «Машинознавство», м. Тернопіль); Дурнопьянов І.І. (Диплом 3 ступеню по дисципліні «Деталі машин і основи конструювання», м. Луганськ) та інші.

На кафедрі видано більше двох тисяч статей і тез доповідей, понад 50 підручників і навчальних посібників, монографій, близько 350 методичних вказівок, понад 70 винаходів.

Великий внесок у становлення і розвиток кафедри зробили наступні вчені: д.т.н., професор Суслов Г.К.; д.т.н., професор Пінегін С.В.; проф. Шеренберг С.П.; проф. Кларк Ч.Д.; проф. Николаі Б.Л.; професор Новоросійського  університету М.С. Васильєв,; д.т.н. професор, Заслужений діяч науки й техніки Добровольский В.О.; д.т.н., професор, Заслужений діяч науки України Заблонський К.І.; д.т.н., професор Сергєєв С.Т.; д.т.н., професор, Заслужений діяч науки й техніки України Семенюк В.Ф.; д.т.н., професор, Заслужений діяч науки й техніки України, Лауреат Державної премії України в галузі науки Дащенко О.Ф.; д.т.н., професор Олійник М.В.; д.т.н., професор Бєлоконєв І.М.; д.т.н., професор Щекін Б.М.; д.т.н., професор Гутиря С.С.; д.т.н., професор Яглінський В.П.; д.т.н., професор Сидоренко І.І.; к.т.н., професор Эрліх Л.Б.; к.т.н., професор Мак С.Л.; к.т.н., професор Бєляєв М.С.; к.т.н., професор Филипович С.І.; к.т.н., пр.професор Мотулько Б.В.; к.т.н., пр.професор Кравцов Е.Д.

В 30х-40х роках кафедра випускала інженерів-технологів. Серед випускників можна виділити керівників багатьох підприємств.