巴黎理工大学是法国历史悠久、享有盛名的高等学府之一。它的创立、发展以及兴盛都与近代和现代的巴黎乃至整个法兰西共和国的历史紧密地联系在一起。它与巴黎高等师范学院同一时期诞生，却与它有着巨大的区别。它是法国资产阶级革命的产物，同时又为资产阶级革命服务。

1793年，法国大革命面临生死存亡的紧急关头，为了粉碎旧波旁王朝势力的进攻，为新生的共和国培养急需的军工、路桥工程师，国民会议决定由当时著名学者组成的委员会筹备建立一所“公共教育的壮丽学府”，由此，巴黎理工学院应运而生，校址选在波旁宫。1974年，国民议会将这所学校命名为公共工程学校，通过“考试入学、人人平等”的原则招收了第一批学员，共390人。在著名学者蒙日等人的提议下，1795年国民公会重新立法把学校改名为理工学校并规定“这所学校的目的，在为炮兵、军工、路桥、民用建筑、造船、地形测量等部门以及从事需要物理和数学知识的各种职业培养人才”，这从法律上确立了巴黎理工学院“成为进行综合技术教育的基础学校”的性质。

19世纪初，拿破仑把军事制度运用于巴黎理工学院，学院归军政部管辖，校舍从波旁宫迁入拉丁区的拿伐勒中学旧址。1804年12月，拿破仑在圣战广场检阅三军，授予巴黎理工学院一面写着“为了祖国的科学和荣誉”的旗帜，由此“为祖国服务”成为了该学院的办学宗旨，“为了祖国的科学和荣誉”成了它的奋斗目标和座右铭。在培养科学精英的同时，它也积极投入巴黎保卫战、七月革命遗迹、1848年革命等捍卫国家利益的战争之中，在革命和教育机构中都充当了先锋作用，拿破仑称它为“下金蛋的母鸡”。1814年拿破仑战败，波旁王朝复辟，巴黎理工学院也因此受到了损害，曾一度解散。在波旁王朝统治期间，学院撤销了军营制度，学生脱掉军装，归内政部管理。在第二帝国时期，巴黎理工大学同样有口皆碑，著名的法国元帅莫努里、法约、福煦、霞飞和法国第一位诺贝尔物理学奖获得者贝古勒尔、数学奇才亨利·普安卡雷先后进入该校。在普法战争期间，学生们积极参加了保卫国土、抵抗外敌侵入的战斗。

第二次世界大战期间，法国被德国占领。巴黎理工学院一度被迁往里昂，成为临时的国民学校，学生们积极支持戴高乐领导的抵抗运动，在为部队服务和抵抗运动中作出了杰出的贡献。1944年巴黎解放后，理工学院重返部队。

20世纪50年代以后，随着科学技术和教育事业的迅速发展，巴黎理工学院在继承传统的同时进行了一系列改革，增设了人文科学和社会科学方面的院系，70年代开始招收女生，确定了物理学教学的优先地位。1976年理工学院迁往巴黎南郊，与高等商业学校、高等电力学校、南巴黎大学奥哈萨科学学院以及原子能萨克拉和研究中心为邻，这一举动使理工学院找到了研究中心实验室和运动设施扩展的可能性，为学校的进一步发展开辟了广阔的前景。20世纪80年代后理工学院发生了巨大的变化，学生人数剧增，教学任务也由“为国家服务”转向“为技术部门作准备”，如今它成为了欧洲培养工程师和科学家的主要中心之一。