Maschinenbau und Feinwerktechnik haben in Ilmenau eine lange Tradition. Im Jahr 1955 wurde die  Fakultät für Feinmechanik und Optik gegründet, aus der 1990 die heutige Fakultät für Maschinenbau hervorging, die sich zu einer der größten Fakultäten der Technischen Universität  Ilmenau entwickelte.
Die Fakultät für Maschinenbau ist durch ihr feinwerktechnisch-optisch-elektronisches Profil geprägt.
Interdisziplinäre und fakultätsübergreifende Zusammenarbeit sowie die Bündelung der Kompetenzen zu international wettbewerbsfähigen Forschungsschwerpunkten erfolgen auf verschiedenen Gebieten.
Ein Beispiel dafür ist der Sonderforschungsbereich 622 “Nanopositionier- und Nanomessmaschinen” an der TU Ilmenau, der von 2002 bis 2013 durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert wurde, und im Kompetenzzentrum Nanopositionier- und Nanomessmaschinen fortgesetzt wird.