材料科学与工程系的历史可追溯到1953年哈尔滨军事工程学院建校时的金工金相教研室，1978年开始招收金属材料及热处理专业本科生，1992年发展为材料科学与工程系。现下设有金属材料与冶金工程教研室、无机非金属材料与材料物理教研室、复合材料教研室、焊接与材料加工控制工程教研室、液态成形与塑性加工教研室、工程材料与热加工教研室、材料科学与工程实验中心、中科院金属所南京理工大学金属纳米材料与技术联合实验室等8个下属单位。现有材料科学与工程、材料成型及控制工程二个江苏省品牌特色本科专业；拥有材料科学与工程一级学科博士点和博士后流动站，涵盖材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科，其中材料学是国家级重点学科，材料科学与技术是十五江苏省重中之重学科，材料科学与工程一级学科是江苏省重点学科。
近年来材料科学与工程系建设成就显著，形成了一支力量雄厚、学术水平高、富有教学和科研经验、年龄结构合理的师资队伍。现有教职工58名，其中教授11名，（含中国工程院院士1名，教育部跨世纪人才2名,博士生导师6名），教师中有博士学历者占71%，有3人入选江苏省“333工程”人才，2人为江苏省“青蓝工程”人才，聘请国内外客座教授和海外博士生导师数十名。近年来承担了包括国家重点基础研究发展规划（973）、国家高技术研究发展计划（863）项目、国家自然科学基金项目等在内的一大批高层次科研项目。形成了以新型金属与先进复合材料、纳米材料与非晶合金、先进焊接与先进制造技术、金属剧烈变形超细晶纳米技术、超塑成型、生物与仿生材料、工业固体废弃物资源化、先进功能与结构陶瓷材料等特色研究方向。材料系长期坚持与国内外同行开展学术交流，与美国国家橡树岭实验室、俄罗斯乌法航空学院、英国利兹大学等开展合作研究，互派留学生和教师互访，目前已经接纳了法国、新西兰、印度、俄罗斯等国的本科生、博士生、博士后到我系开展研究工作。
材料系十分重视人才培养，培养了包括学术水平具有国际影响的中国科学院院士卢柯博士在内的一大批优秀人才。