光电工程学院前身为光学工程系，诞生于1955年，是西安工业大学建校首批招生的院系之一。

1956年4月，建立光学专业科（苏联模式的“专业科”相当于“系”）；

1956年9月，首届军用光学仪器制造专业（今为测控技术与仪器专业）开始招生；

1978年5月，更名为光学工程系；

1989年1月，更名为仪器工程系；

2000年9月，更名为光电科学与工程系；

1993年，获批军用光学学科硕士点，1995年开始招生；

1998年，军用光学学科更名为光学工程；

1998年，获批测试计量技术与仪器学科硕士点，1999年开始招生；

1998年前，曾先后设有军用光学仪器制造、光学仪器设计与制造、光学测试、光学工艺及测试、精密仪器、光学技术与光电仪器等本科专业；

1998年，教育部将以上专业调整合并为“测控技术与仪器”专业；

1999年，光学工程学科获批陕西省重点学科；

1999年，批准成立薄膜技术与光学检测实验室陕西省重点实验室，该重点实验室2008年批准建设教育部省部共建重点实验室；

2000年，获批武器系统与运用工程学科硕士点，2001年开始招生；

2001年，测控技术与仪器专业被评为陕西首批名牌专业，该专业2007年批准按国家级特色专业建设;

2001年，新增光信息科学与技术专业；

2003年4月，在原光电科学与工程系与光电测试技术研究所（成立于1976年，原名陕西光学仪器厂科研所）合的基础上并成立光电工程学院；

2003年，获批精密仪器及机械，2004年开始招生；

2003年，获批光学工程专业型硕士点；

2003年，新增光电信息工程专业，该专业2010年被评为陕西省特色专业；

2005年，物理光学课程获批为省级精品课；

2005年，获批仪器仪表工程专业型硕士点；

2006年，获批微电子学与固体电子学硕士点，2007年开始招生；

2006年，获批兵器工程专业型硕士点；

2006年，新增电子科学与技术专业；

2007年，光学系列课程教学团队荣获陕西省优秀教学团队；

2008年，批准建立陕西省光电测试与仪器技术重点实验室，该实验室2010年正式验收成立；

2008年，光学零件工艺学课程获批为省级精品课；

2009年，获批光电工程领域创新型应用人才培养模式；

2010年，仪器制造工艺学课程获批省级精品课；

2010年，获批陕西省光学先进制造工程技术研究中心（13115工程中心）；

2011年，测控技术与仪器获批卓越工程师教育培养计划；

2012年，获批光学先进制造与光电检测示范型国际科技合作基地；

2012年，教育部将光信息科学与技术专业和光电信息工程专业合并为光电信息科学与工程专业（理科、工科兼收）。

2012年，物理光学、光学零件工艺学、仪器制造工艺学获批为省级精品资源共享课；

2012年，测控技术与仪器专业教学团队获批省级教学团队；

2012年，测控技术与仪器专业获批陕西省综合改革试点项目；

2012年，获批陕西省实验教学示范中心；

2013年，光学工程学科获批博士授权点；

2013年, 测控技术与仪器专业获批国家级专业综合改革试点项目；

2014年，光学工程学科获批博士后科研流动站；

2014年，光电信号检测、薄膜光学与技术、应用光学获批为省级精品资源共享课。