学校前身

长沙理工大学由原中华人民共和国交通部所属的长沙交通学院和原中华人民共和国国家电力公司所属的长沙电力学院合并组建而成。

长沙交通学院

长沙交通学院原为1956年1月创办的长沙航务工程学校。在其办学历程中，几经更改校名，依次为湖南航务工程学校、湖南省航务学校、湖南交通学院等。后因“文化大革命”的发生，该学校曾一度停办。1971年，学校恢复办学，又更名为湖南省交通学校。1978年，经中华人民共和国国务院批准，其定名为长沙交通学院，成为直属交通部的一所本科院校。1986年10月，长沙交通学院成为硕士生招生单位，招生专业为“汽车运用工程”，实现了长沙交通学院乃至后来长沙理工大学硕士点“零”的突破。自2000年起，该学校开始实行“中央与地方共建，以地方管理为主”的管理体制。

长沙电力学院

长沙电力学院原为1956年初筹建的长沙水力发电学校。自其办学起，校名几经变更，分别为长沙水力发电学校、长沙地质钻探学校、长沙水力发电学校等。1983年，其在湖南省属中等专业学校的基础上建立起长沙水利电力师范学院，属于中华人民共和国电力部部属高校。1994年，该学校正式更名为长沙电力学院，仍由中华人民共和国电力部为主管理。自1995年1月起，长沙电力学院加入华中电力集团，开始实行“部、电力集团共同领导，以电力集团为主”的管理体制。2001年7月和2002年5月，原湖南省水利水电学校和原湖南轻工业高等专科学校先后并入该学院。

正式建校

2003年4月，经中华人民共和国教育部和湖南省人民政府批准，长沙理工大学正式建立。9月，其被确定为博士学位授予单位。同年10月，长沙理工大学举行挂牌仪式。2004年，其新校区选址云塘，新校区建设被列入“湖南省重点工程”。次年，长沙理工大学董事会成立，云塘校区建设工程奠基。

2006年，长沙理工大学举办了建校50周年庆典，云塘校区也正式投入使用。次年，长沙理工大学通过中华人民共和国教育部本科教学工作水平评估，获评“优秀”。2008年，湖南省人民政府和中华人民共和国交通运输部联合发文共建长沙理工大学，提出了“质量立校、学科兴校、人才强校、和谐治校”的发展战略。同年，学校第一个孔子学院利比里亚孔子学院在利比里亚大学揭牌，其整体搬迁至云塘新校区。

2011年，获教育部“第二批卓越工程师教育培养计划高校”；长沙理工大学“道路工程耐久性新技术”创新团队获批教育部“长江学者和创新团队发展计划”，这实现了该校教育部创新团队零的突破。2012年，获国家“中西部高校基础能力建设工程”高校；长沙理工大学与21家单位共同组建了“绿色交通技术产学研协同创新联盟”。2013年，长沙理工大学获批组建首批湖南省高等学校“2011协同创新中心”。次年，该校应届毕业生就业率位居湖南省高校第一名。

2015年，中国共产党长沙理工大学第三次代表大会召开，提出建设“百强”大学战略目标。同年，长沙理工大学的第二所孔子学院即黑山大学孔子学院揭牌。其还成立了国际学院，《长沙理工大学章程》也正式通过湖南省教育厅核准、颁布。2016年，获国家“中西部高校基础能力建设工程”高校；长沙理工大学首获国家自科基金重大研究计划培育项目资助。2016年10月，该校举办创建“双一流”暨办学60周年纪念大会。

2017年，长沙理工大学获全国深化创新创业教育改革示范高校；通过中华人民共和国教育部教学工作审核评估。次年，其入选湖南省“国内一流大学建设高校（a类）”。2019年，长沙理工大学定点帮扶村新宁县枧杆山村脱贫摘帽，并出版湖南省首本“课程思政”教材。同年12月，其与马来西亚沙巴大学合作共建的第3所孔子学院揭牌成立。2021年，中国共产党长沙理工大学第四次代表大会胜利召开，提出了“124455”发展战略，即树立“一个目标”、坚持“两步走”战略、打造“四个基地”、实现“四个发展”、坚持走“五条道路”、建设“五个长理”。同年，长沙理工大学还举行了庆祝中国共产党成立100周年系列活动。

2022年，该校党委召开人才工作会议，提出加快构筑湖湘一流创新人才积聚高地。次年12月，长沙理工大学在云塘校区举办了“新动能、新引擎、新发展”——长沙理工大学校友促进经济发展专业委员会成立大会暨校友企业家走进长沙活动。该活动宣读了长沙理工大学校友促进经济发展专业委员会成立文件，并介绍了长沙理工大学科研优势与科技成果。

截至2024年4月，长沙理工大学已为交通、电力、水利、轻工等行业和区域经济社会发展培养了50余万高级专门人才，毕业生就业质量和就业率多年连续保持湖南省高校前列。在2024年软科中国大学综合排名中，其位列第126名。

2024年11月8日下午，长沙理工大学湘江卓越工程师学院揭牌仪式在该校云塘校区新工训大楼举行，这也是湖南五所湘江卓越工程师学院中首个揭牌的学院。

2025年4月3日，湖南外国语职业学院与长沙理工大学签订教学实习基地合作协议。

2025年6月，长沙理工大学人工智能学院揭牌成立。6月25日，长沙理工大学航空工程学院正式揭牌。