1978年，热能动力机械（动力）专业回复招生。

1988年秋，同济大学“机械设计及制造”专业（服务方向为汽车设计及制造）正式向全国招生。同济大学在机械工程系下设立汽车教研室，成立汽车研究室。

1991年4月，汽车工程系正式成立。下设工程机械专业、汽车专业、热能动力与装置专业，1996年重组成新的汽车工程系，包括汽车专业和车用发动机专业。1999年7月29日，同济大学汽车营销管理学院成立。2002年，同济大学新能源汽车工程中心成立。

2002年4月28日，在汽车工程系、新能源汽车工程中心、汽车营销管理学院的基础上，同济大学汽车学院正式成立。2004年9月，汽车学院全体迁入位于上海国际汽车城的同济大学嘉定校区。

学院设有机械工程一级学科博士后流动站、管理工程一级学科博士后流动站、车辆工程博士点、动力机械及工程博士点、车辆工程硕士点、动力机械及工程硕士点和车辆工程学士点。

截止至2012年底，汽车学院学院在职教工152名，教授32名，副教授36名，其中30名博士生导师，专职教师中80%具有博士学位。学院拥有国家“十五”“863”电动汽车重大专项首席科学家、“十一五”国家节能与新能源汽车总体专家组组长万钢教授；“973”首席科学家余卓平教授；聘请中国工程院院士郭孔辉教授为兼职博士生导师和大众—同济研究院院长；有2名教授入选中组部，教育部长江学者与创新团队1个，“长江学者”特聘教授1名，同济大学特聘教授3名，教育部跨世纪及新世纪人才3人，教育部优秀青年教师基金3人，上海市优秀学科带头人计划2人，上海市曙光学者2人，上海市浦江人才计划2人，上海市青年科技启明星1人，上海市优秀青年教师8人，“通用汽车中国高校汽车领域创新人才”一等奖2人，同济大学英才计划8人，同济大学教学名师1人。汽车学院还聘请了一批中外汽车技术领域的知名专家和客座教授，并与多个国家及地区的政府、高校、科研机构、企业有着广泛的科研协作关系、学术交流和人员交流。

汽车学院拥有世界先进水平的汽车及发动机研发试验设备，如汽车转鼓试验台、汽车废气排放测试分析仪、汽车道路模拟振动台，整车半消声室以及三坐标仪等。目前已建成上海地面交通工具风洞中心和汽车造型研究中心。

目前，在读全日制本科生900余人，硕士生600余人，博士生100余人。本科培养为双外语5年制其中一年为主修德语或法语（二外），硕士生培养2.5年制，博士生培养3年制。