民国时期

1912年，由国民政府教育部直接管辖、“以教授高等工业学术，养成工业人才为宗旨”的北京工业专门学校增设机织科。

1928年，北京工业专门学校更名为“北平大学第一工学院”，翌年，易名为“北平大学工学院”。机织科也改称北平大学工学院机织系。北平大学工学院学制为本科四年，课程体系日趋稳定完善。

“七七事变”后，北平大学工学院被迫西迁。1937年10月，以北平大学、北平师范大学、北洋工学院等为基干，设立西安临时大学，其中工学院由北洋工学院、北平大学工学院组成，共设包括纺织系在内的6个系。

1938年，教育部令西安临时大学改名为西北联合大学。7月，西北联大改组为西北大学、西北工学院、西北师范学院和西北医学院。北洋工学院、北平大学工学院、东北大学工学院、河南焦作工学院合并组成西北工学院。

日本投降后，北洋大学迅即复校。同期，教育部令北洋大学接收敌伪时期在原北平大学工学院校址上建立的所谓“北京大学工学院”。北洋大学接收后，改为“北洋大学北平部”，但停办纺织系。在原北平大学机织系教授张朵山等人建议下，北洋大学向教育部提出在天津“恢复本校北平部原有纺织系”，并获得批准。此后，原北平大学工学院机织系的主要专业教师和图书资料，最终随系一起落户天津。

建国时期

1951年，北洋大学与河北工学院合并成立天津大学，两校纺织系合并成立天津大学纺织系。1958年，在天津大学纺织系基础上，与天津纺织工业学校共同组建了河北纺织工学院，从而发展成为独立的纺织院校，纺织学科和专业建设进入了新的发展阶段。

1967年天津市成为直辖市，河北省会迁离天津。1968年2月经纺织工业部批准，”河北纺织工学院“更名为”天津纺织工学院“。

1980年，学校开始招收第一批硕士研究生，到1987年底，学校壮大到7个系15个专业。

1998年后，天津纺织工学院实行教育部与天津市共建、以天津市管理为主的管理体制。至1999年底，学校设有纺织工程学院、材料与化工学院、管理与信息学院、机械工程与自动化系、计算机与自动化系、服装与艺术设计学系和基础课部、外语部、社会科学部、体育部4个教学部，以及职业技术教育学院，有20个本科专业、一个博士学位授权点和11个硕士学位授权点。

2000年，天津纺织工学院与天津经济管理干部学院合并组建天津工业大学。2004年，天津工业职业技术学院并入天津工业大学。

2017年9月，天津工业大学入选国家“双一流”建设高校名单。2018年9月，国家国防科技工业局和天津市人民政府正式签署协议，决定共建天津工业大学。2020年11月，学校停止普通专升本招生。12月，天津工业大学与天津市西青医院签署全面合作协议，并举行了“天津工业大学西青医院”揭牌仪式；同月，学校与天津市北辰医院签署全面合作协议，“天津工业大学北辰医院”正式揭牌。

2022年2月，天津工业大学入选第二轮国家“双一流”建设高校。2023年学校获批网络与新媒体1个新专业，新申报汉语言文学新专业。经济学、汉语言、机械设计制造及其自动化、测控技术与仪器、建筑环境与能源应用工程、光源与照明、电子信息科学与技术、财务管理、人力资源管理、网络工程、公共事业管理、广告学、产品设计、工艺美术、广播电视学15个专业暂停招生。

2024年6月6日，天津工业大学航天先进技术研究院揭牌。12月10日，天津工业大学学生思想政治工作教授委员会成立。

2025年5月，天津工业大学先进纺织复合材料学科交叉中心揭牌。6月6日，天津工业大学成立集成电路学院。