“机械工程”学科1952年始建于亚洲唯一的西安公路学院建筑与筑路机械专业。1981年招收硕士研究生，1986年获硕士学位授予权，1990年获博士学位授予权，2003年获批机械工程一级学科博士后流动站，2005年获得一级学科博士学位授予权，是原交通部“八五”首批重点学科和国家“211工程”重点建设学科。本学科服务于交通工程领域，具有鲜明的工程机械、商用车辆与公路交通行业的特色和优势，研究解决工程机械和商用车辆在设计、制造、检测、试验、使用、维护、管理等方面的理论和技术问题。目前，本学科形成了如下7个二级学科方向：机械设计及理论、机械制造及其自动化学科方向、机械电子工程、工程机械、车辆工程、机械工程材料和车辆新能源与节能工程。学院设有“机械工程”一级学科博士点；“机械工程”一级学科博士后科研流动站；机械设计及理论、机械电子工程、机械制造及其自动化、工程机械（自设）四个二级学科的博士学位和学术型硕士学位研究生专业；机械工程全日制专业型硕士学位研究生专业；机械工程领域非全日制专业型硕士学位研究生专业；机械工程博士后流动站被评为陕西省优秀站。
学院设有机械工程、机械电子工程、机械设计制造及其自动化和工业设计四个本科专业，涵盖了机械制造及其自动化、智能制造工程、机械电子工程、工程机械、交通建设与智能装备和工业设计六个专业方向。此外，还设有机械设计制造及其自动化专业留学生班。其中机械设计制造及其自动化为国家级一流本科专业，机械设计制造及其自动化和机械电子工程为国家级特色专业。目前在校本科生2025人，硕士和博士研究生741人，国际留学生36人。近几年来，毕业生就业率平均稳定在95%以上，学生考研上线率超过了30%，本科毕业生海外深造率超过了5%。