생산기술 분야의 산업 원천기술 개발 및 실용화, 중소·중견기업의 기술지원 및 성과확산 등을 통하여 국가 산업발전에 기여하기 위해 설립되었다.
1989년 10월 생산기술연구원(Korea Academy of Industrial Technology)으로 설립되어 한국과학기술연구원(KIST), 기계연구소, 기업기술지원센터 등 기존 기관들의 생산기술 분야 인력, 시설, 장비 등을 흡수 · 통합하여 산업계, 그 중에서도 중소 · 중견기업 지원을 목적으로 설립되었다. 1997년 한국생산기술연구원으로 개칭하고, 영문 명칭도 Korea Institute of Industrial Technology로 변경했다.
1997년 충남 천안에 신청사를 완공하고 본원을 이전했으며, 2004년 인천연구센터(현 지능화뿌리기술연구소), 2006년 광주연구센터(현 서남기술실용화본부), 2007년 안산연구센터(현 인간중심생산기술연구소), 부산연구센터(현 동남기술실용화본부)를 각각 준공했다. 2013년 미래창조과학부 소속으로 이관되었고, 2015년 3연구소 7지역본부 체제를 구축하여 현재에 이르고 있다.
대한민국 미래 제조업의 기술혁신을 위해 꼭 필요한 지능화 뿌리기술, 인간중심 생산기술, 지속가능 기술을 3대 중점 연구 영역으로 선정하고, 산업 원천기술 개발과 실용화를 통해 국가 산업의 체력을 강화하고 있다.
3대 중점 연구 분야로 대표되는 지능화뿌리기술연구소(인천), 인간중심생산기술연구소(안산), 지속가능기술연구소(천안)의 3개 연구소와 서남기술실용화본부(광주), 동남기술실용화본부(부산), 대경기술실용화본부(대구), 강원기술실용화본부(강릉), 울산기술실용화본부(울산), 전북기술실용화본부(전주), 제주기술실용화본부(제주)의 7개 기술실용화본부 체제를 구축·운영하고 있다. 또한 이를 거점으로 한 메가프로그램을 추진하고 기업지원 방식도 수직적·일방적 지원에서 수평적 협력 방식으로 전환했다. 또한 국가뿌리산업진흥센터, 국가희소금속센터, 국가산업융합센터, 국가엔지니어링센터, 국가청정생산지원센터, 패키징기술센터의 6개 국가위임센터 운영으로 국가 주요 전략사업에 대한 정책 및 법률 등을 지원하고 있다.
해외 사무소는 미국(산호세), 중국(청도), 베트남(호치민), 인도네시아(자카르타)에 개방형 협력체제로 운영하며, 현지 진출 한국기업을 지원하고 있다. 이 중 인도네시아의 한-인니산업기술협력센터(KITC)는 ’25년 1월 글로벌전략거점센터(G-KIC)로 선정되었다.
2023년 이후 ‘생산기술 대전환'을 기관의 새로운 미래 비전으로 바꿨다. ‘지능화’, ‘인간중심’, ‘지속가능’의 3연구소별 핵심 키워드를 도출하고, 12대 국가전략기술과 연계한 정책 발굴 및 기술 개발을 담당하는 ‘제조AI연구센터’, ‘첨단로봇·제조전략기술센터’를 설치했다. 지역특화산업 육성과 지역소멸 대응을 위해 지자체, 대학, 기업 등 지역 혁신 주체들과 협업하는 ‘KITECH 메가프로그램’을 추진 중이다.