西北工业大学由西北工学院和原西安航空学院于1957年10月在西安合并成立；1970年中国人民解放军军事工程学院空军工程系整体并入西北工业大学，脉源三支：

• 西北工学院

1938年，国立北洋工学院（今天津大学）、私立焦作工学院（今中国矿业大学）、北平大学工学院和国立东北大学工学院（今东北大学）在汉中组建国立西北工学院。

1946年，迁至咸阳，抗战胜利后，北洋工学院、东北大学工学院、焦作工学院相继迁出复校，北平大学工学院和其它三校未迁出的师生继续留在国立西北工学院。

1950年，更名为西北工学院。

• 华东航空学院（西安航空学院）

1952年交通大学、浙江大学、南京大学的航空工程系在南京组建华东航空学院。

1956年，华东航空学院迁至西安，更名为西安航空学院。

• 中国人民解放军军事工程学院空军工程系

1952年，中国人民解放军军事工程学院空军工程系在哈尔滨组建。

1966年，更名为哈尔滨工程学院航空工程系。

1970年哈尔滨工程学院航空工程系整体并入西北工业大学。

西北工业大学

1986年学校试办研究生院，1996年正式建院，是首批设立研究生院的院校之一。

1997年，成为“211工程”重点建设院校。

2001年4月，进入“985工程”队列。

2003年被确定为由高校自主确定复试分数线的34个全国硕士研究生招生改革试点单位之一。

2017年5月25日，加入中英大学工程教育与研究联盟。

2017年9月，西北工业大学入选国家“双一流”（世界一流大学和一流学科）建设高校名单。2017年11月，西北工业大学获评第一届全国文明校园。

2017年11月，西北工业大学获评第一届全国文明校园。

2018年3月，学校入选教育部首批国家级新工科研究与实践项目。

2018年6月，西北工业大学与江苏省太仓市人民政府合作共建“西北工业大学太仓校区”协议签约仪式在太仓市举行。

2019年2月，学校被教育部认定为首批高等学校科技成果转化和技术转移基地。5月，经国务院学位委员会批准，学校增列为学位授权自主审核单位。