Металловедение как учебная и научная дисциплина (в начале ее возникновения - "металлография") была основана в КПИ в 1910 году на механическом факультете в составе кафедры общей технологии металлов. В 1925 (80 лет назад) из ее состава было выделено кафедру металлографии и термической обработки с заведующим проф. Е.П.Бабичем. С 1934 г., как кафедра металловедения была возглавляемая доц. Н.В. Пинесом.
Мощным толчком для дальнейшего развития металловедческого направления подготовки в КПИ стало создание в 1944 г. металлургического факультета, в состав которого вошла кафедра металловедения и термической обработки, которую в течение 15 лет возглавлял академик В.М.Свечников.
В 1948 г. кафедру металловедения и термической обработки было реорганизовано в кафедру металловедения с заведующим В.М.Свечниковым и выделено кафедру термической обработки, которую возглавил академик В.Н.Гриднев. Кафедра термической обработки с 1952 г. стала называться кафедрой термической обработки и физики металлов.
В 1960 г. кафедру металловедения и кафедру термической обработки и физики металлов под руководством проф. В.Г.Пермякова было объединено в одну кафедру - термической обработки и физики металлов, которая по данному направлению подготовки успешно работала до 1975 г. и была вновь разделена на две: кафедру металловедения, оборудования и технологии термической обработки металлов с заведующим проф. И.Х.Трушем (а в период 1980-1988 гг. - проф. В.Г.Горбачем) и кафедру физики металлов.
В 1988 г. кафедра получила современное название "металловедения и термической обработки", которой в период 1988-2005 гг. руководил проф. О.М.Бялик, а ныне проф. В.Г.Хижняк.
На кафедре осуществляется подготовка специалистов по специальности "Металловедение". Всего за годы существования кафедрой подготовлено около 2,5 тыс. инженеров, около 200 бакалавров и 20 магистров.
Ежегодно прием на 1-й курс по госзаказу составляет 50 человек, по контракту - 4-6 человек, с 2003 г. организовано обучение без отрыва от производства, начата подготовка по специальностям "Менеджмент инноваций в материаловедении" и "Технологический маркетинг в материаловедении" .
За высокие показатели в учебной и научной работе на кафедре с 2001г. лучшим студентам назначаются именные стипендии - имени проф. А.П.Семика и имени академика В. И. Трефилова, выдающегося выпускника кафедры 1952 г.
За последние годы, начиная с 60-х, кафедрой подготовлено 5 докторов наук (среди них проф. О.В.Билоцкий, М.В.Билоус, В.Ф.Лоскутов, В.Г.Хижняк, что и сейчас работают на факультете ) и 36 кандидатов технических наук из числа выпускников кафедры.
Сегодня кафедра выполняет научную работу по тематике "Многокомпонентные покрытия" и "Управление качеством жидких металлов и сплавов". Продолжается сотрудничество с ведущими институтами НАН Украины в рамках учебно-научной ассоциации "Материаловедение", начата подготовка специалистов на совместном украинско-германском факультете НТУУ "КПИ" и в Техническом университете "Отто фон Герике" (г.. Магдебург).