Институт – старейшее структурное подразделение университета. На январь 2017 года в нем обучаются свыше 1800 человек (свыше 1400 чел. по очной форме обучения, свыше 400 чел. по заочной). В институте работают около 200 преподавателей, из которых около 70 % имеют ученые степени и звания, причем свыше 30 человек – доктора наук. В составе института 6 кафедр, научно-исследовательский институт и Центр коллективного пользования научным и технологическим оборудованием. Институт выпускает студентов по 8 направлениям бакалаврской, 7 направлениям магистерской подготовки и одной специальности. В институте работают аспирантура и докторантура.
История УАИ (УГАТУ) начинается с 1932 года, когда в городе Рыбинске был создан авиационный институт, который в 1941 году полностью был эвакуирован в г. Уфу, а в 1942 году получил наименование «Уфимский авиационный институт» и местонахождением его был определен г. Уфа.
В г. Рыбинске авиационный институт был создан не с нуля. Историческим предшественником его является Варшавский политехнический институт имени императора Николая II, основанный в 1989 году. В декабре 1906 года Варшавский политехнический институт был передислоцирован в г. Новочеркасск и в марте 1907 года получил наименование «Донской политехнический институт». В 1925 годе в составе механического факультета Донского политехнического института было создано авиационное отделение с авиамоторной специальностью. В 1930 году Донской политехнический институт разделился на 7 самостоятельных институтов, одним из которых стал Новочеркасский авиационный институт, имевший два факультета: авиамоторостроения и самолетостроения. Филиал института был создан на Рыбинском моторостроительном заводе – одном из крупнейших первенцев авиационной промышленности Советского Союза. В 1932 году факультет авиамоторостроения был перебазирован в г. Рыбинск и на его базе был создан Рыбинский авиационный институт.
В начальный период работы авиационного института в Рыбинске (1932-1941) руководство учебной работой выполняли Отделение холодной обработки металлов и Отделение авиационных двигателей. Подразделений, именуемых факультетами, не существовало и должностей деканов не было. Руководителями отделения холодной обработки металлов были Земляков С.И. (1932-1936) и Сивай А.В. (1936-1941).
Факультет в авиационном институте был создан в 1942 году после эвакуации его из Рыбинска в Уфу. Первым деканом единого моторостроительного факультета, объединившего руководство всеми специальностями, был Сергей Иванович Куликов. В июне 1943 года из моторостроительного был выделен факультет станков и холодной обработки металлов (деканом временно был назначен заведующий лабораторией двигателей, инженер С.В. Сокуров, которого с 1 сентября сменил Базилевич Иван Александрович). В 1946 году факультет станков и холодной обработки металлов был переименован в механико-технологический факультет, который под этим названием функционировал более 30 лет. За эти годы деканами факультета были: Зиняев Иван Антонович (1946-1950); Василишин Тимофей Михайлович (1950-1955); Рабинович Меер Хаимович (1956-1960); Куликов Сергей Иванович (1960-1963); Полуянов Виктор Трофимович (1963-1964); Доброрез Александр Павлович (1965-1977).
До 1962 года на факультете была одна специальность: сначала – технологии холодной обработки металлов, потом – технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты. В 1962 году открылись две новые специальности: машины и обработка металлов давлением и оборудование и технология сварочного производства (на кафедре общей технологии и металловедения). В 1965 году открылась специальность «Автоматизация и комплексная механизация машиностроения». В 1966 году на механико-технологическом факультете начались занятии с будущими инженерами-экономистами по специальности «Экономика и организация машиностроительной промышленности». В 1968 году образовались кафедры «Машины и обработка металлов давлением» и «Оборудование и технология сварочного производства». В 1971 году из механико-технологического выделился инженерно-экономический факультет.
С 1972 года подготовка инженеров-электромехаников по специальности «Автоматизация и комплексная механизация машиностроения» была передана на электромеханический факультет (позднее выпускалась до 1991 года факультетом систем управления и факультетом информатики и робототехники).
Учитывая характер и область будущей работы выпускников, содержание подготовки студентов всех специальностей механико-технологического факультета все более приобретало авиационную направленность. В связи с этим в 1974 году он был переименован в авиационно-технологический факультет. В 1976 году открыта специальность «Машины и технология литейного производства». В связи с расширением объёма подготовки инженеров по специальностям «горячей» обработки металлов (сварка, литьё, обработка давлением) в 1977 году авиационно-технологический факультет был разделен на первый и второй авиационно-технологические факультеты.
Первый авиационно-технологический факультет готовил инженеров по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» со специализациями «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки» и «Резание металлов и режущий инструмент». На факультете было 5 кафедр: «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и средства автоматизации», «Резание металлов и режущий инструмент», «Общая химия», «Детали машин и теория механизмов». В 1988 г. на факультете началась подготовка специалистов по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств», выпуск которой был поручен созданной тогда же кафедре «Автоматизированных технологических систем».
Деканами факультета были: Доброрез Александр Павлович (1977-1982); Буткин Николай Сергеевич (1982:1983); Рафиков Камиль Миргалимович (1983-1987); Буткин Николай Сергеевич (1987-1988); Зарипов Риф Акрамович (1988-1991).
Второй авиационно-технологический факультет готовил инженеров по трем специальностям: «Машины и технология литейного производства», «Машины и обработка металлов давлением», «Оборудование и технология сварочного производства». На факультете было также пять кафедр: «Машины и обработка металлов давлением», «Оборудование и технология сварочного производства», «Машины и технология литейного производства» (образовалась в 1981 году), «Общая технология и металловедение», «Начертательная геометрия и черчение».
Деканами факультета были: Каганов Александр Александрович (1977-1986); Александров Игорь Васильевич (1986-1987); Маркелов Александр Александрович (1987-1991).
В 1991 г. эти факультеты вновь были объединены в один факультет авиационно-технологических систем, которым руководили Зориктуев Вячеслав Цыденович (1991 -2000), Шарипов Борис Усманович (2000-2001), Поликарпов Юрий Васильевич (2001-2015), Караваева Марина Владимировна (2015-2016). В эти годы на факультете началась подготовка бакалавров (с 1992 г.) и магистров (с 1996 г.). Были открыты новые направления и специальности подготовки: «Мехатроника и робототехника», «Наноинженерия», «Технологические машины и оборудование», «Материаловедение и технология материалов», «Стандартизация и метрология», «Физика металлов», «Машины и технологии высокоэффективных процессов обработки материалов», «Проектирование технологических машин и комплексов», «Реновация средств и объектов материального производства в машиностроении». На факультете появились кафедры «Стандартизация и сертификация» и «Мехатронные станочные системы».
В сентябре 2016 года статус факультета авиационно-технологических систем был повышен и он был преобразован в «Институт авиационно-технологических систем». Помимо кафедр в состав института вошли Научно-исследовательский институт физики перспективных материалов и Центр коллективного пользования научным и технологическим оборудованием «Нанотех». В сентябре 2016 г. директором института был назначен профессор, д.ф.-м.н., заслуженный деятель науки Республики Башкортостан Александров Игорь Васильевич.
В июле 2017 г. директором института назначен профессор кафедры «Технология машиностроения», специалист в области технологии поверхностного упрочнения стальных изделий, д-р техн. наук Рамазанов Камиль Нуруллаевич.
В сентябре 2020 директором института назначен доцент кафедры «Технология машиностроения», специалист в области технологии поверхностного упрочнения стальных изделий, кандидат техн. наук Хусаинов Юлдаш Гамирович.