1921年初，東北仍是千里冰封，萬里雪飄，而幾位知識分子的內心卻充溢炙熱的激情。他們向時任東三省巡閱使、奉天督軍的張作霖建議：欲使東北富強，不受外人侵略，必須興辦大學教育，培養各方面人才。他們就是當時奉天省代省長王永江和奉天省教育廳廳長謝蔭昌。對于他們的建議，奉天省議會于當年10月25日進行討論，通過聯合吉、黑兩省創辦東北大學以儲備人才、振興教育的議案。
1922年春，東北大學籌備委員會成立，次年4月19日，奉天省公署頒發“東北大學之印”，4月26日正式啟用，東北大學宣告成立，在原文學專門學校舊址開辦文法科大學，在高等師范學校舊址開辦理工科大學，王永江為首任校長。王永江出任校長后，堅持他一向的嚴謹作風，聘名師、招學生、購設備，學校順利起步。
建校之初東大呈請奉天省公署，撥地另建校舍。省公署很快批復，撥昭陵前白樁外陵地并毗鄰民地共500余畝，作為新校址。經一年多建設，1925年9月，理工大樓、教授住宅、學生宿舍及相應的附屬設施在新校址竣工。理工科先行遷入，與仍在原址的文法科大學遙相呼應，形成南北兩校區。1926年的東大一覽曾對當時的校園環境進行了這樣的描述：理科工科校址，偏南一帶地勢高阜，土質堅厚，中建正樓一座，形如蛺蝶，南瞰城郭，北倚昭陵，而新開河環抱樓前洋洋西去，瞻眺環境爽塏蔥蘢誠勝地也。這方圣地孕育了東北大學蒸蒸日上的未來。
學校按照現代大學的格局設立了理、工、文、法、教育等較為齊全的學科，各學科之學會雨后春筍般發展起來。文法科成立自治會、夏聲社、社會科學研究社；工學院成立礦學會；理工預科成立英語研究會；孫國封院長為促進科學進步，發起科學教育協進會。這一時期校內各種學術講座開展的紅紅火火，主講人不僅有國內的名師、大家，還有來自英法美等發達國家的學者、專家，所講題目從“火山現象”，到“教育的變遷”；從“東三省農業發展與中國民生關系”，到“列國對華之聯合政策”，內容涉及政治、人文、科技等多個領域。
“知行合一”是東北大學當時的校訓。為力戒紙上談兵，東大建成工廠，使學生能夠在實踐中求得真知，鞏固所學，留學德國歸來的楊毓楨任廠長。1926年11月，文法理工各科組織學生參觀華北機械廠及紡織廠，以增長工業方面知識；同年12月，俄文系學生抵達哈爾濱，實地考察；1927年，理工科學生參觀奉海路、撫順煤礦。實地參觀考察、創建學會、開辦講座，剛剛誕生的東北大學已經開始運用現代教育的方式和手段，啟迪學生思想，豐富學術文化。這些傳統延續至今，成為東大文化不可或缺的一部分。
1927年11月，東北大學首任校長王永江因病逝世后，大學委員會公推奉天省省長劉尚清繼任校長，踵事增華，歷有建設。
1928年8月16日，震驚中外的皇姑屯事件剛剛過去兩個多月，身負國仇家恨的東北保安委員會委員長張學良繼任東北大學校長。一直以教育為立國之本的少帥對東大的發展傾注了大量心血，明確提出以“研究高深學術，培養專門人才，應社會之需要，謀求文化之發展”為辦學宗旨，在學校建設和管理方面采取了一系列新舉措，東北大學從此進入了發展的新時期。
為改善辦學條件，張學良校長先后共捐獻180萬現洋，建筑文法學院教學樓各一座、可容數百人的凹字型學生宿舍一座、教授住宅38棟、化學館、紡織館、圖書館、實驗室及馬蹄形體育場等。時任建筑委員會技術部主任的孫國封院長曾言：本校此次建筑實為東三省偉大工程。對于東大的建筑，一位老校友這樣深情回憶：東北大學學堂的教室，建筑宏偉、工精料美，樣式新異，斜陽夕照，輝煌美麗，眩目奪神，而我們得在這個教室里受課，是何等的榮幸！何等的快樂！
1945年8月14日，東大師生與全國人民一道迎來了抗戰勝利的曙光。在這場戰爭中，有60位東大人奮勇向前，獻出了寶貴的生命，被授予烈士稱號。
當勝利來臨，人們百感交集，陸侃如教授欣然提筆撰寫對聯：萬里流亡，嘗膽臥薪，緬懷黑水白山，此時真個還鄉去；八年抗戰，收京降敵，珍重禹時舜壤，來日無忘守土難。
1946年東大師生從三臺陸續返回沈陽，1947年2月在北陵原校址開學。1948年6月，國民黨在東北戰場敗局已定的情況下，命令東北大學再遷北平；1949年1月31日，北平和平解放，隨著新中國的成立，東北大學進入新的歷史時期。
3. 力耕躬學
（1949-1993）
東北全境解放后，為適應新中國建設對人才的大量需求，1949年3月，東北行政委員會決定，以東北大學工學院為基礎建立沈陽工學院，校址設在原沈陽奉天工業大學和市第二工科學校。次年4月東北人民政府工業部決定籌建東北工業大學，包括沈陽工學院、撫順礦專和鞍山工專。8月，東北人民政府發布命令，將上述三校合組為東北工學院，校址設在長沼湖，也就是現在的沈陽南湖，著名冶金專家靳樹梁擔任院長。1950年9月，東北工學院舉行成立大會暨首次開學典禮，當時學生2936人，教師417人。教師中既有原東北大學的教授，也有從全國各地招聘的專家、學者。廣納賢才，吸取各方專家之所長。受聘的教師來自天南海北，有的是高等學府的名師，有的是生產單位的技術專家。建國之初，在教育資源匱乏的情況下，這一舉措，為東工的發展提供了強大的動力。剛剛成立的東北工學院，各項工作迅速展開，從招聘教師，到招收學生；從專業的設置到基層教學組織的創建，為了讓學校盡快走上正軌，大家只爭朝夕。
1951年10月8日，東北人民政府批準了東北工學院南湖基建工程開工申請，南湖校區的建設緊鑼密鼓地展開。經過一年多的施工，1953年4月17日，原鐵西校址交給工農速成中學，東北工學院遷往南湖校址。
當時的院長靳樹梁曾在一首詞中這樣描繪南湖舊時的景象：“風自吹襟，人爭掩鼻，汩汩溝流半糞污，湖安在？指幾行衰柳，一片黃瀘。”然而，經過東工人幾百個晝夜的建設，這里發生了翻天覆地的變化，再也尋不到舊時的模樣。一代又一代青年學子從這里汲取知識的甘露，獲得智慧的啟迪，這里也便成為年輕的夢開始的地方。光陰荏苒，而今用夢和希望滋潤的校園，越發顯出勃勃生機，新建筑鱗次櫛比，新景觀悅目賞心。
1952年，全國范圍進行高校院系調整。根據國家建設需要，大連工學院的電機系；哈爾濱工業大學的采礦系、冶金系；山東大學采礦系均并入東工。東工的化工系各組，土木系的水利、路工兩組，機械系的汽車組調到大連工學院。地質系各組、數學系、物理系全體學生及部分教師分別調整到長春地質學院、東北人民大學（現為吉林大學）、東大。
院系調整后，東北工學院進一步修訂了專業教學計劃和課程大綱，認真改進和充實教研組。建校以來，這種在實踐中的改進就從未停止過。不斷總結教育、教學過程中的經驗、教訓；研究、完善教學法；編寫、翻譯教材，以《現代煉鐵學》為代表的一批優秀教材正是那一時期教師們的心血結晶。
教師們高昂的工作熱情也深深地感染著學生，學生中勤奮好學蔚然成風。這其中最具代表性的就是采礦系五四屆采煤甲乙兩班。1954年4月，東工發布了《關于介紹五四煤甲、乙兩班學習經驗的通令》，決定授予兩班“學習模范班”稱號，“五四煤”的經驗開始在學生中推廣。
而今，“五四煤”的成員都已進入古稀之年，但他們踏實、嚴謹的學風成為一筆寶貴財富，感召著后來的學子。
東北大學早在建校之初，就以“知行合一”為校訓，注重實踐。來自生產第一線的靳樹梁院長更是對此身體力行。他帶領幾位青年教師為本溪鋼鐵公司成功地解決了高爐結瘤問題；在四川威遠鋼鐵廠高爐改造失敗，四處求助甚至借鑒了蘇聯經驗，仍無濟于事的情況下，切中要害，提出科學、有效的解決方案，為高爐的正常生產做出貢獻。
他主張工科院校要實行廠校合作，教學要面向生產，理論要聯系實際。在他的倡導下，東工與多家廠礦、科研院所簽訂了合作合同，共同對生產中存在的問題進行科學研究。學生的認識實習、生產實習、畢業實習環節得到強化。
在此基礎上，按照培養工程師的目標，東工首先對礦區開采專業五三屆學生進行畢業設計，這是全國工科院校中最早進行畢業設計的專業。教育部肯定了畢業設計的經驗，并向全國高等工科院校進行推廣。面向實踐夯實理論基礎，東工人求真、務實的精神就已經在孕育之中。
1953年，學校召開了科學研究座談會，確立了“在加強教學工作的基礎上，并與教學工作密切結合起來，逐步開展科學研究工作”的方針。此后，學校開始有計劃地組織教師進行科學研究工作，學生中的科研工作也逐步展開。
1953年末東工出版了第一本《科學研究資料》；
1955年初，舉行了第一次科學報告會；同年召開學生科學報告會，選舉產生了學生科學技術協會。
1955年6月，中國科學院學部委員會成立，院長靳樹梁教授被選為中國科學院學部委員。
1957年教師謝緒愷，在第一屆全國力學學術會議上，宣讀了《研究線性系統穩定性的新方法》論文，提出了多項式穩定的必要條件和充分條件。該組條件后來被編入《一般力學》教材中，被命名為“謝緒愷判據”。
1958年國慶前夕，國內第一臺模擬電子計算機在東北工學院研制成功。與今天的PC機相比，這臺計算機占地30平方米，堪稱龐然大物，然而就是這個龐然大物，為中國的信息技術發展寫下光輝的一筆，這一筆凝聚了東工人的智慧、東工人的堅忍不拔的努力和奮斗。
經過十年的建設，東北工學院獲得長足發展，1960年10月根據中共中央《關于增加全國重點高等學校的決定》，東北工學院被列為全國64所重點大學之一。這為東北工學院的發展揭開了新的一頁。
1977年恢復高考制度，學校招收了文革后第一批學生，共計1667名。東北工學院再次成為莘莘學子向往的著名學府；
1978年，在全國科學大會上，煉鐵教研室被評為先進集體，教師張嗣瀛被評為先進科技工作者，22項科研成果獲優秀成果獎；
1978年，東北工學院首批被恢復為全國88所重點高校之一。
1978年，在廣泛調查和討論基礎上，學校制定了《東北工學院1978至1985年規劃》。規劃中明確指出：“盡快把我院整頓、建設和發展成既是教育中心，又是科研中心；既出科研成果，又出專門人才的社會主義理工科大學。”在這一思想的指導下，學校工作重點迅速轉移到教學和科研上來。
以釩鈦磁鐵礦高爐冶煉新工藝項目獲國家科技進步一等獎為代表，東工人用他們特有的勤奮和智慧，培育出一大批科研成果，科學研究之風大興，科研工作開展地有聲有色。
進入20世紀80年代，在改革開放政策的指引下，東北工學院本著“以改革促發展”的原則，緊緊圍繞兩個中心，推行一系列改革，極大地促進了學校各項工作的開展。1986年11月6日，李鵬副總理視察東工，并題詞勉勵：“堅持教育改革，為國家培養更多的優秀人才”。
改革開放，促使東北工學院將發展的視角瞄向國際教育舞臺。1981年，美國北卡羅萊納州阿巴拉契大學校長約翰·托馬斯率代表團來校參觀訪問，次年9月，畢可楨院長率團到美國匹茨堡大學和阿巴拉契大學，進行校際交流和教育考察。這是具有歷史意義的一次互訪，以此為開端，東北工學院的國際交流日益頻繁，互派學者、聯合科研、召開國際學術會議，學校在世界學術界的影響不斷擴大。
1978年后，東北工學院恢復了招收研究生制度。1986年4月，國家教委批準東工試辦研究生院，這是學校把高層次人才培養作為重要任務的里程碑，也是東北工學院步入第一層次大學的重要標志。
1987年繼遼寧分院之后，東北工學院成立了秦皇島分院，1988年4月，成立了冶金部東北工學院繼續教育中心，同年9月國家教委批準東工成立成人教育學院。這些變化使東工在人才培養上,從過去比較單一的以培養工科全日制本科生為目標的辦學結構，逐步轉變成以研究生與本科生為主體，多層次、多類型并存，以工科為主體，理工文管相結合的辦學結構。