上海交通大学精密仪器及机械学科设立于1958年，1975年成立精密仪器系。在50年代后期与60年代初期，为适应国家工业建设和国防建设的需要，上海交通大学设置了与仪器仪表学科有关的一批专业，其中有：精密仪器专业（1958年设在机械系，于1963年停办并入机制专业；1970年重建）；陀螺仪及导航设备专业（1960年设在电机系，后调入自动控制系）；水声专业（1959年设在无线电工程系）等三个专业。

       1975年12月，校内与仪器仪表有关的专业联合组建了精密仪器系。组成人员主要来自机械系的精密仪器教研室，自动控制系的陀螺仪及导航设备教研室，以及无线电工程系的声全息研究室（即原水声专业）。另有来自基础部的激光研究室与物理教研室，1978年11月激光研究室与物理教研室分出组建为应用物理系。

       1977年8月恢复高考。仪器系也于同年将精密仪器与陀螺仪两个专业联合为精密仪器专业恢复了招生。下设精仪与控制两个分支，学制四年。 1978年建系初期，全系教职工共142人，其中教授2人，副教授3人，讲师23人，助教46人。1976-1980年间，先后毕业工农兵学员3届，共约203人。

       1978年10月，上海交通大学访美代表团归来后，校部决定在新兴学科领域创办新专业，为此在仪器系声全息研究室基础上筹建了医工结合、以工为主的生物医学工程及仪器专业，与上海第一医学院联合办学，学制五年。自1979年起招生。该专业为我国首批建立的同类专业之一。

仪器系为了使教学、科研适应改革开放的需要，于1988年在以电子技术专业基础教学为主的仪器仪表智能化学科组基础上，组建了检测技术及仪器专业。当年起招生，至此，仪器系拥有精密仪器、生物医学工程及仪器、检测技术及仪器3个本科生专业。

       1993年，为了更进一步拓宽本科生的专业面，将3个专业合并为一个“仪器工程”大专业，并于当年起实施。并于1993年4月改名为仪器工程系。 在研究生工作方面，1979年仪器系首批被批准为国家硕士学位授予单位，有精密机械仪器（后改名为精密仪器及机械）及生物医学工程及仪器2个学科，并于1978年起就开始招收硕士研究生。

       1986年，惯性技术及导航设备学科被批准为博士学位及硕士学位授予单位，惯性技术及其导航设备成为我国航海领域唯一的博士学科点。1990年，生物医学工程及仪器学科被批准为博士学位授予单位。同年，测试计量技术及仪器被增列为硕士点。至1990年，仪器系共有博士点2个，硕士点4个。

       自80年代以来，仪器系为了适应形势发展的需要，结合教学与科研的状况，在组、室设置上也经历了一系列的调整。 1982年为加强该系电子技术基础教学，组建了电子技术基础教研室，负责全系电子技术课程及随后的微机类课程的教学。

       1985年，将电子技术基础、精密仪器、生物医学工程及仪器、陀螺仪及导航设备等4个教研室与康复工程研究室共5个室改组为仪表控制、仪表智能化、惯性技术与检测系统、精密机械及仪器、传感器及检测技术、生物医学控制及仪器、医用超声、康复工程等学科组。后于1989年恢复教研室与研究室建制，即检测技术及仪器、精密仪器、生物医学工程及仪器3个教研室及惯性技术及检测系统、康复工程2个研究室，以及于1987年在电子秤科研组基础上组建的传感器研究室。另有自1982年以来在精密仪器实验室工艺部分基础上扩建的加工车间改名为中试室，负责全系教学科研加工需要及产品中试工作。至1989年，仪器系下属有3个专业教研室、3个研究室与1个中试室（车间）。

       1994年，根据校二级学科划分室的要求，将康复工程、传感器两个研究室进行调整。至此，仪器系调整为4个二级学科室及一个三级学科室。 1995年10月，在上述基础上组建了自动控制、精密机械及测试工程、生物医学工程、康复工程等4个研究所及惯性技术与测试系统研究室。至此，仪器工程系共有5个研究所（室），1个本科系办大专业，硕士点4个，硕士导师共38名。博士点2个，博士导师6名。在校学生总数529人（其中本科生411人，专科生38人，硕士研究生65人，博士研究生15人）。在编教职工95人。

       1996年精密仪器及机械建成博士学科点，2000年获“仪器科学与技术”一级学科博士学位授予权，2003年建成博士后流动站。 2009年，仪器科学与工程系专职教师及研究人员总数46人，教授13名，博士生导师13名，其中具备博士学位的教师29人、占教师总人数的63.0％，45岁以下的中青年教师31人、占教师总人数的67.4％。

       仪器科学与工程系目前主要包括：自动检测技术研究所，精密工程及智能微系统研究所，智能机电研究所，导航、制导与控制研究所，现代测控技术实验中心。现代测控技术实验中心由精密测试实验室、与美国NI公司共建的虚拟仪器联合实验室、与广陆共建的联合研发中心、单片机及接口实验室、新型传感器实验室、精密机械及仪器实验室、陀螺测试实验室和电测实验室构成。