材料科學與工程系的歷史可追溯到1953年哈爾濱軍事工程學院建校時的金工金相教研室，1978年開始招收金屬材料及熱處理專業本科生，1992年發展為材料科學與工程系。現下設有金屬材料與冶金工程教研室、無機非金屬材料與材料物理教研室、複合材料教研室、焊接與材料加工控制工程教研室、液態成形與塑性加工教研室、工程材料與熱加工教研室、材料科學與工程實驗中心、中科院金屬所南京理工大學金屬奈米材料與技術聯合實驗室等8個下屬單位。現有材料科學與工程、材料成型及控制工程二個江蘇省品牌特色本科專業；擁有材料科學與工程一級學科博士點和博士後流動站，涵蓋材料物理與化學、材料學、材料加工工程三個二級學科，其中材料學是國家級重點學科，材料科學與技術是十五江蘇省重中之重學科，材料科學與工程一級學科是江蘇省重點學科。
近年來材料科學與工程系建設成就顯著，形成了一支力量雄厚、學術水平高、富有教學和科研經驗、年齡結構合理的師資隊伍。現有教職工58名，其中教授11名，（含中國工程院院士1名，教育部跨世紀人才2名,博士生導師6名），教師中有博士學歷者佔71%，有3人入選江蘇省“333工程”人才，2人為江蘇省“青藍工程”人才，聘請國內外客座教授和海外博士生導師數十名。近年來承擔了包括國家重點基礎研究發展規劃（973）、國家高技術研究發展計劃（863）專案、國家自然科學基金專案等在內的一大批高層次科研專案。形成了以新型金屬與先進複合材料、奈米材料與非晶合金、先進焊接與先進製造技術、金屬劇烈變形超細晶奈米技術、超塑成型、生物與仿生材料、工業固體廢棄物資源化、先進功能與結構陶瓷材料等特色研究方向。材料系長期堅持與國內外同行開展學術交流，與美國國家橡樹嶺實驗室、俄羅斯烏法航空學院、英國利茲大學等開展合作研究，互派留學生和教師互訪，目前已經接納了法國、紐西蘭、印度、俄羅斯等國的本科生、博士生、博士後到我係開展研究工作。
材料系十分重視人才培養，培養了包括學術水平具有國際影響的中國科學院院士盧柯博士在內的一大批優秀人才。