北京工业大学创建于1960年，当年设机械、电机、无线电、化工、数理5个系。1961年北京建筑工程学院、北京工业学院、北京师范大学部分学生转入北工大后，增设土建系。数理系于1961下半年停止招生进行调整，1965年恢复数理系。“文化大革命”期间，1971年有机械、电机、无线电、土建4个系招生，原化工系停办。1972年，北京工商管理专科学校并入北工大，在北京宣武区牛街南横西街该校校址设北工大预科，后改称新生部。新生部于1986年撤销。

1978年至1989年，学校调整系的设置，设机械工程学系、工业自动化系、无线电系、土木工程系、化学与环境工程学系、应用物理系、计算机科学系、应用数学系、金属材料科学与工程学系、热能工程学系、管理工程学系、建筑学系。1981年成为国家教育部批准的第一批硕士学位授予单位，1985年成为博士学位授予单位。

1990年，原北京联合大学经济管理学院并入北工大，该院6个系和北工大管理工程学系合并调整为管理工程学系、对外经济贸易系、应用经济系，至此全校共设14个系。1993年北京计算机学院并入北工大，成立北京工业大学计算机学院，在北京西三环北路原校址办学，1998年迁入校本部与北工大原计算机科学与工程学系、计算中心合并组建计算机学院。2000年，国家建材局管理干部学院（武汉工业大学北京研究生部）、华北水利水电学院北京研究生部和北京水利电力函授学院并入北工大，成立北京工业大学高等职业教育学院、北京工业大学分部，均为学校的异地办学机构。

学校于1992年成立成人教育学院。2003年更名为继续教育学院。2004年继续教育学院与工大分部进行教育资源整合，整合后工大分部办学主体为继续教育学院（称为北京工业大学继续教育学院西区）。同时成立学校后勤集团西区管理中心，负责整个西区的后勤服务保障。

1993年北工大尝试教育改革成立实验学院，2000年起实验学院由学校与民营企业合作办学。2004年7月实验学院终止与民营企业合作办学的协议，从河北廊坊东方大学城迁至北京市朝阳区管庄校区，与北京工业大学高等职业教育学院调整合并为学校全资直属二级学院性质的实验学院。

1997年至2004年，学校经过学科结构性调整，对学科专业进行了调整、组合、撤并，建立和完善校、院两级管理体制，形成15个二级学院：机械工程与应用电子技术学院、电子信息与控制工程学院、建筑工程学院、环境与能源工程学院、应用数理学院、计算机学院、材料科学与工程学院、经济与管理学院、人文社会科学学院、软件学院、生命科学与生物工程学院、建筑与城市规划学院、外国语学院、实验学院、继续教育学院，另有激光工程研究院、固体微结构与性能研究所。北京工业大学已由一所工科性学校发展成为以工为主，理工、经管、文法相结合的多科性大学。