南京大学技术科学学院的历史可以追溯至1915年南京高等师范学校时期，当时设立工艺专修科，旨在培养工程技术人才。郭秉文校长强调学术与事功并重，推动南高与东大设立工科、农科，为中国工程技术发展奠定了坚实的基础。

1920年，南京高师合并成立国立东南大学，成为全国学科最齐全的大学之一。南高工艺专修科改组为东南大学工科，设有土木工程、机械工程、电机工程3系，由杨杏佛、茅以升等学者担任主任。

1924年，东南大学因校董会议决议暂时停办工科，与全国水利局合作，以工科与河海工程学校为基础改组为国立河海工科大学，由工科主任茅以升出任校长。1927年，东南大学更名江苏大学，后定名为国立中央大学，河海工科大学的水利、土木、机械、电机系并入工学院，并成立化学工程系。同时，中大创办建筑学系，为中国建筑学高等教育的开端。

1935年，南京大学开办航空工程学科，由罗荣安主持，开创了中国航空高等教育的先河。当时，日本侵略威胁中国，以“机械特别研究班”名义开办航空工程系。1937年卢沟桥事变后，机械特别研究班改为航空工程系，推动了国防教育的发展。

1949年，南京大学由中央大学改名。1952年，南大工学院分出，自此停办工科。1980年代后，南京大学开始逐步恢复工程技术学科。1990年代成立技术科学学院，孙钟秀任院长，进一步推动了工程技术学科的发展。