机械设计制造及其自动化专业源于1958年北京化工学院创建时的合成材料成型加工机械专业，1977年划分为塑料机械和橡胶机械专业，1985年合并为高分子材料加工机械专业，1994年机械电子工程专业招生，高分子材料加工机械专业更名为机械设计及制造专业，1996年机械设计及制造专业和机械电子工程专业合并更名为机械工程及自动化专业，2013年根据教育部专业调整要求进行专业整合，正式命名为机械设计制造及其自动化专业，2012年获批北京市特色专业，2020年获批国家一流专业建设点，2023年通过教育部工程专业认证。
师资力量雄厚。现有教育部长江学者奖励计划特聘教授1人，俄罗斯工程院院士1人，全国优秀教师1人，北京市优秀教师1人，省部级教学名师2人，北京市杰青1人，北京市科技新星3人，北京市青年英才2人，北京市青年教学名师1人，校级教学名师3人，北京市优秀教学团队1个（材料成型智能制造教学团队）。聘请包括多名外籍院士在内的海内外专家作为合作导师，参与科研项目指导与国际化课程授。
实验条件完备，实验设备先进。专业构建了实验-实习-设计在内的多元化实践教学体系，建有北京化工大学-中国化工装备总公司和北京化工大学-大连橡塑机械股份有限公司2个国家级大学生校外实践基地、1个省部级校外人才培养基地；建有国家级高分子科学与工程教学实验中心（合建）、中国塑机创新实践人才培养基地、北京市级实验教学示范中心（机械工程教学实验中心）、北京市级定点实习基地（机械工程训练中心）。专业实验教学面积9196 m2，拥有各类教学实验分析设备约295 台套。
学科基础坚实，科研实力雄厚。依托“机械工程”一级学科和北京市重点学科“机械设计及理论”，建有轮胎设计与制造工艺国家工程实验室、1个教育部重点实验室。科研成果获国家科技进步二等奖2项，省部级科技成果奖10余项。近五年，承担国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目等各类科研项目经费超过两亿元。获批建设“111计划重点学科创新引智基地建设项目”，围绕重点研究方向大力推进先进制造交叉学科国际合作基地建设。开展与英、美、德、乌克兰等国合作，共同建立先进制造交叉学科国际合作基地。
在人才培养方面，专业构建了以机械设计制造为主体，以材料加工和智能控制为两翼的多学科交叉特色人才培养体系。本专业培养具有坚实的自然科学基础和专业基础、机械工程等基础及专业知识，具有良好的人文社会科学素养、工程意识、实践能力、自我获取知识的能力、国际视野、沟通与组织管理能力，能够在航天航空、车辆工程、生物医疗、智能制造、石油化工等高新技术领域，从事机械产品研发、设计、制造、控制、项目管理等工作的德智体美劳全面发展的高素质复合型工程科技专门人才。
专业以拔尖创新人才为目标，建有高分子材料先进制造(英蓝)创新团队学科交叉班，特别注重学生实践能力、创新精神、科学研究和多学科交叉创新能力的培养，通过“科研团队指导”和“真题实干”的研究型创新人才培养新模式取得了很好的育人效果。
该专业从建校至今60多年来，为国家培养了一大批优秀毕业生，就业去向主要是石油化工、航空航天、橡塑机械以及汽车电子等现代制造业的终端领域，相当多的毕业生现已发展成为各单位的技术骨干和管理人才，如全国政协副主席何报翔、中国航天中心生控环保主任卞强、北方华创微电子总裁董博宇等等，都在各自的专业领域都做出了突出的贡献！