В 1927 г. тогда еще в Нижегородском механико-машиностроительном институте Герман Георгиевич Калиш читал курс лекций по двигателям внутреннего сгорания. Известный как один из авторов методики расчета рабочего процесса двигателей, он возглавлял лабораторию двигателей, на базе которой и возникла кафедра.

Кафедра меняла свое название и направление, согласуясь с нуждами времени: "Автотракторные и танковые двигатели", "Автомоторостроение". В 1947 году она получила современное название "Двигатели внутреннего сгорания". Ею в разные годы руководили известнейшие ученые и конструкторы нашей страны.

До начала Великой Отечественной войны М.Д.Артамонов, Н.П.Корытников, а затем Ю.В.Гиттис — известный ученый, профессор, который преподавал также в Ленинградском политехническом институте.

С 1944 г. по 1949 г. кафедру возглавлял ученый с мировым именем, д.т.н., проф. Густав Васильевич Тринклер, автор и создатель безкомпрессорного дизеля с циклом смешанного типа, названного его именем. Г. В. Тринклер подготовил более 10 кандидатов наук, которые составили основу ведущих преподавателей кафедры. Кафедра приобрела известность в стране.

Развитие автомобилестроения и, прежде всего, Горьковского автомобильного завода определило основное направление кафедры — совершенствование автомобильных двигателей, преимущественно бензиновых.

В состав кафедры влились инженеры, работавшие на ГАЗе и приобретшие опыт конструкторов и испытателей двигателей, благодаря чему сложился коллектив высококвалифицированных преподавателей, которые успешно вели и педагогическую и научную работу.

С 1951 г. на ГАЗе существует Центральная научно-исследовательская лаборатория двигателей, созданная под руководством И.Б.Гурвича. Кафедра установила тесные связи с лабораторией и на ее базе многие аспиранты и сотрудники кафедры вели научную работу главным образом в области исследования и повышения надежности двигателей.

В 1956 г. кафедру возглавил главный конструктор Горьковского автозавода, д.т.н., проф., лауреат пяти Государственных премий А.А.Липгарт, "автор" знаменитых автомобилей М-1 "Эмка", М20 "ПОБЕДА", ГАЗ-12 ЗИМ, грузовиков ГАЗ-51, ГАЗ-63, бронетранспортеров и других машин.

Его авторитет в кругу работников автомобильной промышленности и его идеи способствовали дальнейшему развитию кафедры.

Его преемником стал лауреат Государственной премии, главный конструктор Горьковского автомобильного завода по двигателям, профессор Н.Г.Мозохин, заведующий кафедрой с 1959 по 1973 г.

По его инициативе была создана научно-исследовательская лаборатория при кафедре ДВС. Сотрудники факультета объединялись в отдельные исследовательские группы и вели работу по избранным ими направлениям, главным образом, на основе договоров, заключаемых с промышленными предприятиями.

В 1975 г. заведовать кафедрой был приглашен к.т.н., доц. И.Б.Гурвич. В 1978 году ему была присуждена ученая степень доктора технических наук, в 1979 — присвоено ученое звание профессора, а в 1992 – "Заслуженный деятель науки и техники РФ". И.Б.Гурвич пользовался большим авторитетом среди родственных кафедр вузов страны, активно участвовал в работе Совета заведующих кафедрами ДВС.

Сотрудники кафедры принимали участие во многих научно-технических конференциях, как в Горьком, так и в различных городах страны.

Под руководством и при участии И.Б.Гурвича подготовлено 15 кандидатов наук.

В 1977 г. к работе на кафедре в качестве профессора был привлечен к.т.н. П.Э.Сыркин, работавший сначала ведущим конструктором на ГАЗе, а затем — главным конструктором ЗМЗ. В 1996 г. П.Э.Сыркину присвоено звание "Заслуженный машиностроитель РФ", а в 2001 г. ученая степень доктора технических наук.

С 1996 года, в период, когда начала происходить перестройка системы высшего образования, кафедру возглавляет к.т.н., доц. С.А.Горшков, один из основоположников использования газового топлива в автомобильных ДВС.