机电工程与自动化学院由原国防科学技术大学自动控制系、机械电子工程与仪器系于1999年10月合并组建，下设自动控制系、仪器科学与技术系、机电工程系、机电工程研究所和自动化研究所。
在50多年的办学历程中，学院综合办学实力和水平有了很大提高，人才培养和科学研究工作取得了丰硕的成果。现有控制科学与工程一级学科国家重点学科和机械电子工程二级学科国家重点学科，模式识别与智能系统、导航制导与控制、机械制造及自动化和测试技术及仪器等4个湖南省重点学科；控制科学与工程、机械工程、仪器科学与技术按照一级学科招收和培养博士研究生；学院建有（已删部分无人作战系统、装备远程综合保障、微电子与微系统、激光陀螺及捷联惯导系统）4个“985”科技创新平台和1个教育部重点实验室。
学院拥有一支高水平的教师队伍。在这支队伍中，既有在学术界影响较大的老专家，又有一批崭露头角的青年学术骨干。其中，国务院学位委员会委员1人，国务院学科评议组成员2人（第六届）、1人被评为全国教学名师、1人被聘为“长江学者”特聘教授；3人被评为国家“有突出贡献的中青年专家”，1人入选新世纪百千万人才工程国家级人员、1人获得国家杰出青年基金奖、4人入选教育部新世纪优秀人才支持计划；约有60%的教师具有副高以上专业技术职称，73%的教师获得了博士学位；有13人享受国务院特殊津贴。目前，学院在岗博士生导师31人，硕士生导师86人。计算机硬件技术与控制系列课程教学团队被评为国家级教学团队。
近30年来，学院获得国家、行业和部委级教学与科研成果奖200余项，其中获国家科技进步一等奖2项、二等奖4项、三等奖2项，国家发明奖5项，国家级教学成果二等奖1项，另有90余项教学科研成果获部委级二等奖以上奖励。学院已通过GB/T19001:2000和GJB9001A-2001质量管理体系认证。学院科研共分七个主要研究领域：
1.智能机器人系统领域。主要开展地面移动机器人系统、智能机器人环境感知、任务规划与控制、无人机系统自主控制以及仿生机器人技术等研究。
2.导航制导与控制技术。主要开展制导技术、惯性技术和自主导航定位技术等研究。
3.精密工程与微机电领域。主要开展超精密加工技术、纳米精度检测技术和微机电系统技术等研究。
4.监控诊断与可靠性领域。主要开展机器状态监控与故障诊断、测试性设计与评估、可靠性试验与理论技术、装备维修保障技术等方面研究。
5.仿真技术领域。主要开展仿真基础理论与方法、仿真支撑技术和仿真应用技术等方面研究
6.空间测控仪器工程领域。主要开展无线电测量、光学测量和数字化测试等技术等研究。
7.磁悬浮控制技术领域。主要开展磁悬浮列车悬浮、直线牵引和运行的控制，以及磁悬浮系统设计与集成等研究。