筹建时期
1978年9月10日，原国家计量总局的上级部门国家科委抓住时机，向国务院提出筹办计量专业方面的学校，同年10月5日，国务院批准在杭州新建一所中等计量专业学校，目标是为全国培养既有一定理论基础，又有较好实际操作技能的计量技术人员。
1979年9月1日，杭州计量学校筹建处启用印章，开始了筹建工作，办公地点设在曙光路黄龙洞口的浙江省计量局内。学校的人事工作暂时由浙江省科委代管，其他业务工作由省标准计量局代管。
1980年7月2日，杭州计量学校的校址定点在西湖区古荡公社境内的和尚圩（教工路以西，天目山路以北）。杭州计量学校为中等专业学校，属地师级单位，教职工300人，在校生规模1200人，设置5个专业，从全国招收毕业生，学制三年。
杭州计量测试专科学校时期
1982年初，原国家计量总局向国家计委、教育部提出筹建计量测试学院，培养高级计量科技人才的报告。1983年5月18日，教育部发文通知国家经委(当时国家计量局为国家经委下属的二级局) ，国务院已批准在杭州筹办计量测试专科学校（属高等专科学校），设置几何量计量与测试等五个专业，学校规模750人，学校由国家经委与浙江省双重领导，以国家经委为主。
1983年12月，国家计量局两次请示教育部和国家计委，要求在1984年秋季正式招生，并将原申报的"计量测试专科学校"校名改为"计量专科学校"。1984年2月，教育部批复同意国家计量局的请示。1984年8月，计量专科学校招收首批大专学生计257人。1985年8月，招收首批函授专科学生136人。
中国计量学院时期
1985年3月，原国家计量总局根据计量科技队伍知识老化、高级计量人才严重匮乏的现状，向国家教委提出建立本科学院。经过严格的专业评审论证，1985年10月18日，国家教委批准建立中国计量学院。中国计量学院以计量专科学校为基础建立，继续实行国家计量总局与浙江省人民政府双重领导以局为主的领导体制；学校规模为3000人；在发展规模中，专科生要保持一定比例。
1986年8月，招收首批本科生200名；1988年学院与中国计量科学研究院联合招收研究生5名1989年10月，首次招收法国留学生2名。另外，学院还承担起计量系统各类中短期培训班的任务，逐步成为全国计量系统在职干部参加继续教育、扩充知识的基地。
2000年5月，经国务院批准，我院管理体制由国家质量技术监督局管理调整为中央与浙江省共建，以浙江省管理为主。为了适应国家和浙江省经济发展的需要，提出了到2005年建成万人大学的目标。
2000年，学院取得浙江省政府的重点扶持，首批进入了下沙高教园区。省政府同意我校新校区工程征地1180亩，投资5.35亿元，规划建设校舍面积21万平方米。新校区的建设，为学院建设万人大学提供了的发展空间和教育资源。
2003年8月学校整体搬迁至杭州下沙高教园区办学。
2003年9月经国务院学位委员会批准，学校被新增列为硕士学位授权单位。经浙江省学位委员会审批，光学工程、测试计量技术及仪器、检测技术与自动化装置等三个学科新增列为硕士学位授权学科。
1 机电工程学院 控制理论与控制工程 控制科学与工程
2 检测技术与自动化装置
3 模式识别与智能系统
4 装备制造与控制
5 控制工程（专业学位） 工程
6 计量测试工程学院 精密仪器及机械 仪器科学与技术
7 测试计量技术及仪器
8 能源计量与测试技术
9 仪器仪表工程 工程
10 信息工程学院 通信与信息系统 信息与通信工程
11 信号与信息处理
12 生物医学信息工程
13 计算机应用技术 计算机科学与技术
14 控制工程（专业学位） 工程
15 光学与电子科技学院 光学工程 光学工程
16 物理电子学 电子科学与技术
17 电路与系统
18 微电子学与固体电子学
19 光学工程（专业学位） 工程
20 材料科学与工程学院 材料物理与化学 材料科学与工程
21 材料学
22 材料加工工程
23 光学工程（专业学位） 工程
24 质量与安全工程学院 检测技术与自动化装置 控制科学与工程
25 系统工程
26 控制工程（专业学位） 工程
27 经济与管理学院 管理科学与工程 管理科学与工程
28 质量科学与标准化工程
29 理学院 应用数学 数学
30 材料电子学 电子科学与技术
31 光学工程（专业学位） 工程
32 生命科学学院 生物化学与分子生物学 生物学
33 法学院 经济法学 法学
34 人文社科学院 中国哲学 哲学
35 马克思主义学院 思想政治教育 马克思主义理论
现任校长：林建忠
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