Кафедра была организована в октябре 1976 года как кафедра «Проектирование и производство двигателей летательных аппаратов». Впоследствии, с начала 90-х на кафедре ТДУ студенты получают возможность обучаться по дополнительной специализации «Двигатели внутреннего сгорания», в связи с чем, кафедра получила название «Тепловые двигатели и установки».

Кафедра выпускает дипломированных специалистов в области двигателестроения – сначала это была специальность «Ракетные двигатели», а с 1996 года к ней добавилась специальность «Двигатели внутреннего сгорания». С 2006 года началась подготовка инженеров-нефтяников по специальности «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов».

Кафедра одной из первых в университете перешла на многоуровневую систему высшего образования, а сейчас готовит бакалавров и магистров по двум направлениям «Энергетическое машиностроение» и  «Технологические машины и оборудование».

Кафедра «Тепловые двигатели и установки» дает своим выпускникам образование традиционно высокого качества. На кафедре созданы и действуют несколько учебных лабораторий, вычислительный центр машиностроительного факультета оснащен современными компьютерами, действует автошкола, которая ведет обучение всех желающих студентов кафедры и студентов других специальностей.

С 2006 года кафедра ТДУ, в сотрудничестве с Ижевским нефтяным техникумом осуществляет обучение на заочном отделении по ускоренной программе на базе среднего профессионального образования (СПО).