机械设计制造及其自动化专业分三个方向：机械设计及自动化、机械制造及自动化和机械电子工程等。学制四年，前两年的平台相同，两年后进入到各个专业方向学习。
其中机械设计及自动化方向的前身是“起重运输与工程机械”专业。其专业建设发展基本可分为以下阶段：
　　1）1957～1966年，为专业创立与成长期。培养目标按当时国家建设形势要求而定，教学计划及各教学环节的内容要求，基本上参考原苏联“建筑筑路机械与设备”专业制定，教材是翻译原苏联教材及参考书，编写讲义。在师资队伍建设上，除派年青教师到有关学校专业进修外，大批教师到专业工厂参加生产劳动，提高工程实践能力并加强对专业知识的深入理解。此外，还安排教师参加听原苏联专家的讲课，并培养研究生以补充教师队伍等。此阶段不仅培养了几届符合规格的毕业生和越南留学生，还培养了全国不少院校的进修教师并正式开始招收研究生。此外，还初步开展了科学研究。1960年研制成功我国第一台液压挖掘机，获得建工部的嘉奖。
　　2）1967～1973年，正值文革期间，停止招生3年。以后招收6届工农兵学员(三年制)。此阶段教师下工厂参加生产劳动和技术设计等生产实践。
　　3）1973～1990年，专业建设较快恢复和发展时期。按专业要求主编多本专业统编教材，如《单斗液压挖掘机》、《铲土运输机械》、《工程机械底盘》、《工程起重机》、《液压与液力传动》、《测试技术》、《金属结构》、《机械动力学》等；还建立专业实习基地，满足发动机、工程机械底盘、专业机械的构造及维修实习要求；毕业设计以工程设计类课题为主（约占三分之二），计算注重应用新技术，运用计算机辅助设计，进行公开答辩，反映、评价较好，机械工程系曾派出代表出席全国毕业设计工作会议；开展科研工作，招收研究生，1978年获硕士学位授予权。
　　4）20世纪90年代以来，起重运输与工程机械专业发展迅速。绝大部分教师具有博士、硕土学位，教学及科研梯队已基本形成。1993年获博士学位授予权，1997年进入国家211重点学科建设。

　　其中的机械制造及自动化方向前身为“机械制造工艺与设备”专业（简称机制专业）。20世纪80年代初，专业筹建时，机制专业的主干课程“金属切削原理及刀具”、“机械制造工艺学”、“金属切削机床”等。后来随着现代科技的迅速发展，机械学科的知识领域已从“纯机械”发展为“机、电、计算机三分天下”。经过20年来的探索和改革，同济机制专业不仅专业名称有很大变化，而且反映在培养目标、课程设置等方面都有实质性的改变。

　　主要体现在：

　　1）科研促进专业建设：及时将科研成果转化为教学内容。例如，开设“生产系统学”课程；
　　2）加强试验环节：重视实验室建设。筹建专业初期，经过五年努力就开出了25个专业课实验，其中5个为综合实验，达到了实验教学的鼎盛时期；
　　3）整合课程：改变课程内容陈旧、分割过细和简单拼凑的状况，避免脱节和重复。例如，把原来分散在“金属工艺学”中切削加工部分、“金属切削原理及刀具”、“机械制造工艺学”和“机床概论”的有关内容整合成一门课“制造技术基础”(54学时)；把机床、夹具、输送机械、机械手等设计方面知识，整合成一门课“机械制造装备设计”；
　　4）重视毕业设计(论文)：毕业设计(论文)的选题，多数结合教师的科研课题，实验、调试、程序设计等，均由学生自己动手，画图、上机时间和外语等方面都要进行答辩；
　　5）积极开展课外科技活动：例如，组织学生参加机床热变形研究、计算机辅助工艺过程设计等课题小组；结合机械制造基础课程教学，利用课余时间撰写小论文；机械制造工艺与设备专业1996级3位同学在学院起重运输与工程机械专业的教师指导下，承担设计制造“同济名人”机器人，曾在上海市科技节机器人大赛中荣获冠军。
　　2000年后，机械设计制造及其自动化专业重视学生创新意识的培养，建立了创新基地，学生积极参加创新基地组织的活动。
　　加强对学生的综合训练，从选题开始到成绩评定，均有操作细则，对于选题严格规定一人一题，为有效利用课余时间，选题在四年级上学期（即第七学期）开始选题，选题确定后，统一毕业设计（论文）任务书，实施期中检查，以督促学生按期完成教学任务，在成绩评定时，先公开答辩或小组答辩。毕业设计（论文）成果附有光盘。
　　为加强理论与实际的统一、教学与生产的联系，提高本科生培养质量，积极参与企业联系，共同搞好专业建设，多年来与上海振华港机（集团）股份有限公司结合，为专业教学的发展和教改深入提供了重要平台。