Teoria Maszyn i Mechanizmów jako obszar badań naukowych, a przede wszystkim jako przedmiot wykładany dla studiujących kierunek „mechaniczny”, funkcjonuje od chwili powołania Politechniki Wrocławskiej w roku 1945.

Pośród wielu osób, które zajmowały się badaniami naukowymi i kształceniem studentów w początkowym okresie odnotujmy dwóch liderów: Jana Sabińskiego (od 1945) i Konrada Wolnego (od 1952).

Jednak zdecydowanie największy wpływ na rozwój teorii maszyn i mechanizmów na Wydziale Mechanicznym Politechniki Wrocławskiej wywarł prof. dr hab. inż. Stefan Miller, od roku 1958 w Katedrze Maszynoznawstwa Ogólnego i Teorii Mechanizmów, potem - od roku 1968 - kierownik Zakładu Teorii Maszyn i Mechanizmów. Pod jego kierownictwem rozwinięto badania naukowe tworząc szkołę naukową w obszarze syntezy mechanizmów. Prof. Miller był promotorem prac doktorskich i opiekunem naukowym w postępowaniach habilitacyjnych prof. Antoniego Gronowicza, dr hab. Erwina Adamczyka i dr hab. Władysława Twaroga. Pasją prof. Millera była dydaktyka. To kształceniu studentów na najwyższym poziomie poświęcał najwięcej uwagi. Jest autorem licznych skryptów i podręczników. Staraniem prof. Millera powstał cykl filmów dydaktycznych wykorzystywanych w uczelniach technicznych – polskich i zagranicznych.

Zespół Teorii Maszyn i Mechanizmów, stosownie do kolejnych przekształceń organizacyjnych w Politechnice Wrocławskiej, funkcjonował nieprzerwanie – bądź jako zespół badawczy, zespół dydaktyczny lub zakład naukowo-dydaktyczny w ramach Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn.

Od roku 1992 kierownikiem zakładu był prof. Antoni Gronowicz, z przerwą w latach 2008-2012 kiedy funkcję kierownika pełnił dr inż. Jacek Bałchanowski. W tym czasie zespół został wzmocniony specjalistami z obszaru elektroniki, w szczególności automatyki i robotyki, i rozszerzył badania naukowe o mechatronikę maszyn i pojazdów. Nowy obszar badań wymagał utworzenia laboratorium układów mechatronicznych, a nazwa została zmieniona na Zakład Teorii Maszyn i Układów Mechatronicznych.    

Kolejne przekształcenia organizacyjne w Politechnice Wrocławskiej wymusiły likwidację instytutów i powołanie katedr wydziałowych.

Katedra Inżynierii Biomedycznej, Mechatroniki i Teorii Mechanizmów powstała z połączenia Zakładu Inżynierii Biomedycznej i Mechaniki Eksperymentalnej oraz Zakładu Teorii Maszyn i Układów Mechatronicznych. Została powołana w styczniu 2014 r. jeszcze w ramach Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Po likwidacji instytutu, od lipca 2014 r., działa jako katedra wydziałowa (kierownik: prof. Antoni Gronowicz, zastępca kierownika: dr hab. inż. Celina Pezowicz, prof. uczelni). 

Od 1 lipca 2018 r. kierownictwo katedry objął dr hab. inż. Jarosław Filipiak, prof. uczelni a jego zastepcą został dr hab. inż. Jacek Bałchanowski, prof. uczelni.

W ramach katedry działały dwa zespoły: Inżynierii Biomedycznej (kierownik: dr hab. inż. Jarosław Filipiak, prof. uczelni) oraz Mechatroniki i Teorii Mechanizmów (kierownik: dr hab. inz. Jacek Bałchanowski, prof. uczelni).

W wyniku zmian organizacyjnych w Politechnice Wrocławskiej zgodnie z Zarządzeniem Wewnętrznym Rektora nr 114/2019 w dniu 31.12.2019 r. działające na Wydziale  Mechanicznym katedry uległy rozwiązaniu i z dniem 1.01.2020 r. zostały utworzone nowe katedry współpracujęce z Wydziałem Mechanicznym. Zespół Inżynierii Biomedycznej został częścią Katedry Mechaniki, Inżynierii Materiałowej i Biomedycznej (K58W10D07), a zespół Mechatroniki i Teorii Mechanizmów został częścią nowej Katedry Podstaw Konstrukcji Maszyn i Układów Mechatronicznych (K61W10D07).

Kierownikiem Katedry został prof. dr hab. inż. Wojciech Wieleba,  a jego zastepcą został dr hab. inż. Jacek Bałchanowski, prof. uczelni.

W ramach katedry funkcjonują dwa zespoły badawcze: Podstaw Konstrukcji Maszyn i Tribologii (kierownik:  prof. dr hab. inż.  Wojciech Wieleba) oraz Mechatroniki i Teorii Mechanizmów (kierownik: dr hab. inż. Jacek Bałchanowski, prof. uczelni).