История кафедры начинается в 1942 году, когда одновременно с созданием института была организована кафедра теории и конструкции авиационных двигателей. После разделения в 1949 году была создана кафедра теплотехники и теории двигателей, из которой в 1958 году выделена как самостоятельная кафедра "Теория авиационных двигателей". В 1960 году кафедра теории авиационных двигателей переименована в кафедру теории двигателей летательных аппаратов. Основателем кафедры и первым заведующим является профессор Дорофеев Виталий Митрофанович.

Начиная со дня основания на кафедре велась подготовка инженеров по рабочему процессу поршневых двигателей.

С 1949/50 учебного года начато обучение студентов в области теории авиационных газотурбинных двигателей и кафедра становится выпускающей по специальности "Авиационные двигатели и энергетические установки".

В 1959/60 учебном году начата подготовка специалистов  по теории рабочего процесса, проектированию, испытаниям и экологии ракетных двигателей. Кафедра становится выпускающей по специальности "Ракетные двигатели".

В 1958 году на базе кафедры организована отраслевая научно-исследовательская лаборатория №2, которая в 2005 году преобразована в Научно-исследовательский центр космической энергетики (первый научный руководитель - профессор Дорофеев В.М.).

В 1985 году создана отраслевая научно-исследовательская лаборатория №18 "Комплексные системы автоматизированного проектирования лопаток" (первый научный руководитель - профессор Аронов Б.М.).

В 1990 году открыта научно-исследовательская лаборатория №45 "Энергетика и экология тепловых двигателей" (научный руководитель - профессор Кныш Ю.А.).