בני האדם מתכננים מכונות כבר אלפי שנים, למעשה היכולת שלנו לבנות כלים ולהשתמש בהם היא אחד הדברים המרכזיים שמבדילים את בני האדם מבעלי החיים והופכת אותנו ל'אנושיים'. כבר בימי קדם פעלו אנשים כמו ארכימדס שהיום היינו מכנים אותם 'מהנדסים', ומי שיתבונן בתרשימי המכונות ששרטט לאונרדו דה וינצ'י, יגלה שהאופן בו חשב ופעל לא מאוד רחוק מהאופן שבו חושבים מהנדסים והנדסאים מודרניים. אחרי שזה נאמר, המהנדסים הקדומים היו אנשי אשכולות נדירים יחסית. לכן, היום מקובל לראות בהנדסת המכונות כמקצוע שנולד בעקבות המהפכה התעשייתית בשלהי המאה ה-18 ותחילת המאה ה-19. בעקבות המהפכה התעשייתית צצו אלפי בתי חרושת בכל רחבי אירופה וצפון אירופה יצרה צורך בזן חדש של אנשי מקצוע. המונח 'הנדסאי מכונות' אמנם לא היה קיים במהלך המאה ה-19, אך ההתפתחות הטכנולוגית המואצת, ובעיקר הצורך להטמיע אותה ברצפת הייצור – הובילה להופעת הנדסאי המכונות בזירה והפיכתו למקצוע נדרש.
היום, אפשר לפגוש הנדסאי מכונות במגוון רחב מאוד של תחומים ותעשיות, אך הרציונל הבסיסי של התפקיד לא השתנה. הנדסאי המכונות הוא זה שאחראי לתרגם את החזון של המהנדס למציאות המשתנה והדינמית ברצפת הייצור. בסופו של יום, כאשר מהנדסים מתכננים מכונה התכנון שלהם כולל פן גנרי ובדרך כלל העבודה שלהם מסתיימת מול מסך המחשב או שולחן השרטוט בסוף שלב התכנון והפיתוח. אותה מכונה בעלת תכונות 'גנריות' אמורה בהמשך להיות מותקנת בחלל ייצור/מתחם/בניין ספציפיים ולספק מענה לדרישות ספציפיות. למרות שהיום פוגשים הנדסאי מכונות גם בתפקידי מחקר ופיתוח, ליבת התפקיד היא תרגום, התאמה והטמעה של המכונה או המערכת שתכננו המהנדסים לצרכים ולאתגרים הספציפיים שעולים מהשטח ובפועל להיות סוג של חוליה מקשרת בין המהנדסים לטכנאים והלקוחות. לכן, לעבודת הנדסאי המכונות יש הרבה פעמים ממד של עבודת שטח הכוללת מתן מענה לבעיות או לצרכים לוגיסטיים משתנים הקשורים לעבודה השוטפת של המכונה או התחזוקה שלה.
בשל האופי של הטכנולוגיה המודרנית, העבודה וההכשרה של הנדסאי המכונות המודרני חורגת מגבולות הגזרה המסורתיים של 'הנדסת מכונות' ונוגעת גם בתחומים כמו אלקטרוניקה ומחשוב ויש מי שמעדיפים לקרוא לתחום 'הנדסת המכונות' במאה ה-21 בשם 'מכטרוניקה'. כשמסתכלים על תכנית הלימודים להכשרת הנדסאי מכונות במוסד אקדמי מוביל, כמו למשל בית הספר הארצי להנדסאים בקריית הטכניון חיפה, קל להבין במה מדובר. לצד לימודים עיוניים ומיומנויות קלאסיות מתחום הנדסת המכונות, כגון: מכניקה, פיזיקה, שרטוט ומתמטיקה, יעברו הסטודנטים גם קורסים בלימודי מחשב ויוכשרו להשתמש בשורה ארוכה של תוכנות וכלי עבודה ממחושבים, דוגמת:Inventor ,Pneumotion ,Hydromotion .ANSYS ,Master Cam AutoCAD בנוסף, הלימודים כוללים הרבה מאוד התנסויות מעשיות ושיעורי מעבדה הכוללים גם תחומים חדשניים, כמו למשל מעבדת רובוטיקה.
כאמור, יש בשוק ביקוש גדול להנדסאי מכונות בקשת מאוד מגוונת של תחומי עיסוק ותפקידים. כאשר היום ניתן לפגוש את בוגרי המגמה להנדסת מכונות של בית הספר הארצי להנדסאים בקריית הטכניון, הן בתפקידי מחקר ופיתוח בחברות כמו אינטל, ישקר ורפא"ל; הן במפעלי ייצור, חברות וארגונים שמפעילים ציוד ומכונות ייחודיות (למשל: רכבת ישראל, חברת חשמל וטבע); והן בשורה ארוכה של חברות שעוסקות במתן שירות טכני, הדרכה ותחזוקה.