МТИ был основан в 1861 году. Его история началась с одобрения Вильямом Бэртоном Роджерсом хартии об учреждении Массачусетского технологического унститута и Бостонского общества натуральной истории. Вильям Роджерс хотел реформировать высшее образование, которое в своей классической форме к тому времени не могло поставлять специалистов нужного уровня. Принципы нового образования были такие: образовательная ценность полезных знаний, необходимость обучения через действия и объединение профессиональных и гуманитарных наук. Из этих принципов выросла философия МТИ — «обучение не в манипуляциях и мгновенных деталях науки, которые можно применить лишь на практике, а в знании и понимании всех основных научных принципов с их объяснениями».
Вскоре началась гражданская война, и первые занятия в МТИ прошли только в 1865 году в пригороде Бостона. Собственное здание было достроено в 1866 году, а в 1916 кампус университета перешел через реку Чарльза.
Президент Карл Тейлор Комптон и вице-президент Ваннивар Буш в 1930 году кардинально изменили программу, увеличив важность «действительных» наук, таких как физика или химия, и уменьшая время на работу в мастерских или рисование чертежей. Несмотря на сложность в годы Великой Депрессии, реформы упрочили доверие к возможностям института поддерживать своё лидерство в науке и инженерном искусстве. По воле случая они также укрепили академическую репутацию МТИ в канун Второй мировой войны, привлекая учёных и исследователей, позже внесших большие вклады в Радиационную лабораторию, Инструментальную лабораторию и другие военные исследовательские программы.
МТИ значительно изменился, оказавшись вовлечённым в военные исследования Второй мировой войны. Поддерживаемые правительством исследования обеспечили фантастическое увеличение исследовательского персонала института и физических лабораторий, переместив акцент со студентов на аспирантов. Во время Холодной войны и Космической гонки 1950–1960 годов росло беспокойство по поводу технологического разрыва между США и СССР. Участие МТИ в военно-промышленном комплексе страны стало источником гордости в кампусе. Тем не менее, в конце 60 — начале 70 годов активно протестующие против этих исследований студенты и преподаватели-активисты потребовали от администрации института выделить такие лаборатории в то, что стало Лабораторией Чарльза Старка Драпера и Лабораторией Линкольна. Протест этот был столь широк, что Никсон даже урезал федеральные ассигнования МТИ из-за «антиоборонной точки зрения» ректора.
МТИ номинально стал местом совместного мужского и женского обучения с 1870 года, когда зачислили Эллен Сваллоу Ричардс. Девушки-студентки, тем не менее, оставались в незначительном меньшинстве (можно было насчитать несколько десятков) до открытия первого женского общежития — МакКорник Холл — в 1964 году. Женщины составили 43% всех студентов и 29% аспирантов, зарегистрированных в 2005 году. В 1998 году МТИ стал первым серьёзным учебным заведением, признавшим существование систематического перекоса в отношении женщин-преподавателей и поддержавшим усилия по исправлению сложившейся ситуации. В 2003 году в новостях института опубликовали большое количество цитат, из которых следует, что статус женщины улучшился в течение последних лет. В августе 2004 года кандидатуру Сюзан Хокфилд, молекулярного нейробиолога, одобрили, и она стала первым президентом-женщиной. Она приняла должность как шестнадцатый президент института 6 декабря 2004 года.
Философия института такова, что ее диплом невозможно получить в качестве почетной степени, а только заработать обучением — окончание МТИ само по себе должно являться наградой. Также МТИ не выдает атлетических стипендий, степеней за постоянную работу, а почетные степени профессоров — только в редчайших случая, например, такую степень имели Уинстон Черчилль и Салман Рушди.
Число студентов в МТИ — более 4 тысяч, число аспирантов — более 6 тысяч. Институт гарантирует проживание в общежитии в течение 4 лет обучения; более того, для избежания несчастных случаев первокурсники проживают там обязательно. Руководитель группы и комендант общежития помогают студентам освоится и преодолеть психологические проблемы.
Первый ректор-женщина в МТИ — Сюзан Хокфилд, и 16-й по счету президент института.
Число преподавателей приближается к тысяче.
Среди самых известных заведений института значатся лаборатория информатики и искусственного интеллекта, лаборатория Линкольна, а также школа управления. Подразделения: архитектурно-проектное, инженерное, научное, медицинское, гуманитарных, социальных наук и искусств, бизнес-школа.
МТИ стоит под итоговым номером 2 среди лучших двухсот университетов мира по версии The Times (2004–2005 гг.): номер 1 в технологии и инженерном искусстве и номер 2 в науке. Национальный исследовательский совет в исследовании 1995 года среди университетов США присвоила институту номер 1 по репутации и номер 4 по цитатам и наградам. Программа Ломбарди по измерению производительности университетов стабильно показывает МТИ среди 5 лучших национальных университетов с 2000 года — с начала программы.
Символом МТИ с 1914 года является бобр — в силу того, что это единственное животное, которое является «природным инженером».
В сообществе МТИ — рекордное количество Нобелевских лауреатов — 63 человека. Среди них Кофи Аннан, Пол Самуэльсон, Филипп Шарп, Джозеф Стиглиц.
