帝国理工于1907年由维多利亚女王和阿尔伯特亲王在1845年建立的皇家科学学院（Royal College of Science）、帝国研究院（The Imperial Institute）、皇家矿业学院（Royal school of mines）和伦敦城市与行会学院（City and Guilds of London Institute）合并组成，尽管这三所学院仍然在宪制上保留着自己的实体，帝国学院在1907年七月获得了皇家特许状，成为一所具备完全自主权和独立大学地位的高教研究机构，伦敦帝国学院以认可机构的身份加入伦敦大学联邦。

随后，圣玛丽医院医学院（1988），国家心脏和肺学会（1995），查令十字和威斯敏斯特修道院学校（Charing Cross and Westminster schools，1997）先后并入帝国理工，组成医学院，作为帝国学院的第四个宪制学院。1997年，帝国理工医学院兼并了皇家研究生医学院，皇家妇产科学会，2000年又兼并了肯尼迪风湿病学学会。

同样是2000年，帝国理工又兼并了并不是十分知名的崴学院（Wye College）作为它的一个分校区，主要研究环境科学。人们认为帝国学院的目的主要是获得崴学院所拥有的大量土地，帝国学院于2005年12月6日宣布崴校区吸引了10亿英镑的投资，将被建成一个世界级能容纳12500人的生物燃料研究中心。

2002年，维持了几十年的宪制学院系统被废除，而采用了新的院系制度。

2002年，帝国理工和伦敦大学学院商讨合并，但在伦敦大学学院员工及学生反对下，计划于一个月后中止了。

2005年底，学院宣布将合并物理科学院（Faculty of Physical Sciences）和生命科学院（Faculty of Life Sciences）组成新的自然科学院（Faculty of Natural Sciences）。

2005年12月9日，学院宣布脱离伦敦大学联邦的计划，并正式开始与伦敦大学磋商相关事宜，并于2007年（该学院成立100周年之际）正式退出。

2011 年 4 月，帝国理工学院和伦敦国王学院作为合作伙伴加入了英国医学研究与创新中心，为该项目各承诺了 4000 万英镑。该中心后来更名为弗朗西斯·克里克研究所，并于 2016 年 11 月 9 日开放。它是欧洲最大的单一生物医学实验室。随着创新中心的启动，学院于 2016 年开始迁入新的白城校区。随后，伦敦城长Sadiq Khan于 2019年正式宣布开设了化学系分子科学研究中心