Departemen Teknik Mesin dan Biosistem (TMB) berdiri sejak tahun 1960, yang awalnya bernama Mekanisasi Pertanian yang merupakan bagian dari Departemen Agronomi, Fakultas Pertanian, Universitas Indonesia. Seiring dengan berdirinya Institut Pertanian Bogor (IPB) berdiri pada tahun 1963 maka pada 3 Oktober 1964 berdirilah Fakultas Teknologi dan Mekanisasi Pertanian (FATEMETA). Terdapat dua jurusan (program studi) pada Fakultas tersebut yaitu Teknologi Hasil Pertanian dan Mekanisasi Pertanian.

Jurusan Mekanisasi Pertanian terdiri dari dua departemen, yaitu: 1) Departemen Mesin-mesin Pertanian dan 2) Departemen Konstruksi. Pada tahun 1968 departemen-departemen di FATEMETA dikelompokkan menjadi 2 departemen sesuai dengan jurusan studi yang ada, yaitu Departemen Teknologi Hasil Pertanian dan Departemen Mekanisasi Pertanian. Bagian-bagian yang ada di Departemen Mekanisasi Pertanian diubah menjadi tiga bagian, yaitu: 1) Bagian Mesin-mesin Budidaya Pertanian,  2) Bagian Teknik Tanah dan Air, dan 3) Bagian Elektrifikasi/Bangunan/Mesin-mesin Pengolahan Pertanian.

Sejak tahun 1981 Departemen Mekanisasi Pertanian berubah nama menjadi Jurusan Keteknikan Pertanian, dan pada tahun 2000 berubah menjadi Jurusan Teknik Pertanian (TEP). Untuk pengembangan kelimuan itu, ada tujuh bagian di Departemen TEP yaitu:

1. Bagian Teknik Mesin Budidaya Pertanian
2. Bagian Teknik Tanah dan Air
3. Bagian Sistem dan Manajemen Mekanisasi Pertanian
4. Bagian Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian
5. Bagian Energi dan Elektrifikasi Pertanian
6. Bagian Lingkungan dan Bangunan Pertanian
7. Bagian Ergonomika dan Elektronika Pertanian

Sejalan dengan sistem departemen base yang dijalankan oleh IPB maka sejak tahun 2003, Jurusan Teknik Pertanian berubah nama menjadi Departemen Teknik Pertanian. Mandat dari Departemen TEP adalah “Mengembangkan ilmu keteknikan dan menerapkannya dalam bidang pertanian”.

Mulai tahun 1998, di dalam program sarjana (PS Teknik Pertanian) diberlakukan kurikulum dengan 4 sub program studi, yaitu: a) Teknik Mesin Pertanian, b) Teknik Biosistem, c) Teknik Sipil Pertanian, dan d) Teknik Sistem dan Informatika Pertanian. Sesuai dengan permintaan pasar kerja bidang teknik pertanian, mulai tahun 2002 dikembangkan kurikulum baru PS Teknik Pertanian yang berbasis kompetensi dan diterapkan pada mahasiswa PS Teknik Pertanian angkatan 2003 dan 2004. Pada tahun 2005, sesuai perubahan sistem kurikulum di IPB, telah disusun kurikulum Mayor Teknik Pertanian dan diberlakukan untuk mahasiswa angkatan 2005 dan setelahnya.

Selain program sarjana, Departemen Teknik Pertanian menyelenggarakan program studi pascasarjana Ilmu Keteknikan Pertanian, dimana program S2 didirikan tahun 1978 dan program S3 didirikan tahun 1980. Pada tahun 2007 PS Pascasarjana Ilmu Keteknikan Pertanian (S2) dikembangkan menjadi dua mayor, yaitu PS Teknik Mesin Pertanian dan Pangan dan PS Teknik Sipil dan Lingkungan, dan ada PS Teknologi Pascapanen yang sebelumnya dikelola oleh Fakultas Teknologi Pertanian masuk ke Departemen Teknik Pertanian. Dengan perkembangan tersebut, mulai tahun 2007 Departemen Teknik Pertanian menyelenggarakan program pascasarjana, empat program studi pascasarjana, yaitu:

1. Mayor Teknik Mesin Pertanian dan Pangan (Program S2)
2. Mayor Teknik Sipil dan Lingkungan (Program S2)
3. Mayor Teknologi Pascapanen (Program S2)
4. Mayor Ilmu Keteknikan Pertanian (Program S3).

Pada tahun 2008, berdasarkan Surat Keputusan Rektor No. 001/13/OT/2008 telah dibentuk Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan yang sebagian besar dosennya berasal dari Departemen Teknik Pertanian. Dosen Departemen Teknik Pertanian yang pindah ke Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan berjumlah 18 orang.

Dengan berbagai pertimbangan, terutama mengenai perkembangan bidang ilmu dan minat  masyarakat, pada tahun 2010 nama Departemen Teknik Pertanian berubah menjadi Teknik Mesin dan Biosistem (TMB). Perubahan juga terjadi pada divisi-divisi di dalam departemen. Terdapat 4 divisi yang baru, yaitu:

1. Teknik Mesin dan Otomasi (TMO)
2. Teknik Biosistem (TBS)
3. Teknik Energi Terbarukan (TET)
4. Teknik Bioinformatika (TBI)

Pada tahun ajaran 2010-2011 Departemen Teknik Mesin dan Biosistem mulai menerima mahasiswa baru dengan mayor yang baru, yaitu Mayor Teknik Mesin dan Biosistem, sambil tetap meneruskan (phasing out) Mayor Teknik Pertanian bagi mahasiswa-mahasiswa  angkatan sebelumnya.

Sejak 2019 Departemen Teknik Mesin dan Biosistem memiliki 4 program studi yaitu:

1. S1 Teknik Mesin Pertanian dan Biosistem
2. S2 Teknik Pertanian dan Biosistem
3. S2 Teknologi Pascapanen
4. S3 Ilmu Keteknikan Pertanian.