Кафедра заснована у 1930 році. До 1989 року називалась кафедрою механізації та електрифікації сільського господарства. З її складу виділено кафедру механізації тваринництва та кафедру тракторів, автомобілів і ремонту машин. У 1989 році кафедру перейменовано на кафедру експлуатації машинно-тракторного парку та сільськогосподарських машин, а у 1993 році у зв¢язку зі зміною структури факультету вона отримала назву “Кафедра механізації землеробства.
З 1931 по 1970 рік кафедру очолював професор Є.О. Михайленко, який у 1938 році захистив кандидатську, а в 1958 – докторську дисертації. Крім завідування кафедрою, він працював проректором з навчальної роботи.
У 1971- 1973 роках кафедрою завідував старший викладач І.О. Гіренко
З 1973 по 1985 рік кафедрою завідував доцент Л.К. Томашевський.
З 1986 по 1993 рік кафедру очолював доцент С.Й. Корсак.
З 1993 по 2002 рік кафедру очолював Л.К. Томашевський.
У 1984 році зі складу кафедри механізації та електрифікації с.-г. утворилася кафедра механізації тваринництва, яку очолював до 2010 року доцент Г.П. Водяницький.
З 2002 по 2010 рік кафедру механізації землеробства очолював доцент В.А. Мамчур.
З 2010 року об’єднану кафедру очолює доктор технічних наук, професор Іван Григорович Грабар.
Визначальну роль у підготовці фахівців завжди відігравала і продовжує відігравати об’єднана кафедра агроінженерії та технічного сервісу, що створена у 2022 році на базі кафедр процесів, машин і обладнання в агроінженерії та машиновикористання та сервісу технологічних систем. Кафедра має потужну матеріально-технічну базу, а її дослідні лабораторії, загальною площею 2074 кв. м, обладнані сільськогосподарськими машини, обладнанням для машинного доїння, та переробки сільськогосподарської продукції, машинами для тваринництва, тракторами та автомобілями та обладнанням технічного обслуговування та сервісу технічних систем тощо. Кафедра має в своєму розпорядженні лекційні та лабораторні аудиторії.
Співробітники кафедри цілеспрямовано проводять наукову роботу, досліджуючи шляхи механізації різних операцій та процесів с.-г. виробництва, а також працюють над удосконаленням робочих органів машин та обладнання, ремонту машин; технічного сервісу в АПК; технологій ремонту машин. До наукової роботи долучаються аспіранти, викладачі кафедри, а також здобувачі вищої освіти. Пілотні установки для лабораторних та польових досліджень співробітники майструють власноруч.
У процесі апробації результатів власних наукових досліджень кафедра робить ставку на співпрацю з іншими науковими установами країни та світу, а результати роботи співробітників кафедри опубліковані у вигляді монографій, підручників, посібників, наукових статей, рекомендацій, патентів та у доповідях, виголошених на різних рівнях симпозіумів, конференціях і семінарах. За останній період силами кафедри було підготовлено та видано 5 підручників й посібників з грифом МОН України та 5 монографій, 56 методичних посібників, рекомендацій та вказівок методичного забезпечення дисциплін кафедри. За результатами наукових досліджень опубліковано 47 наукових статей, у різних вітчизняних виданнях, а також свідченням успіхів співробітників є більше 50 патентів України, виданих за різноманітні винаходи та удосконалення.
Серед дисциплін, які викладаються на кафедрі агроінженерії та технічного сервісу, зокрема, такі: «Сільськогосподарські машини», «Використання техніки в аграрному секторі», «Вступ до спеціальності з основами професійної етики», «Гідропривід сільськогосподарської техніки», «Методологія та організація наукових досліджень з елементами патентознавства», «Експлуатація машин і обладнання в переробній галузі», «Експлуатація машин і обладнання в тваринництві», «Енергетичний аналіз механізованих процесів у тваринництві», «Ергономіка», «Обґрунтування інженерних рішень», «Інженерний менеджмент», «Інноваційні інженерні технології в переробній галузі», «Інноваційні інженерні технології у тваринництві», «Логістика в АПК», «Машини та обладнання для зберігання та переробки с.г. продукції», «Машини та обладнання для тваринництва», «Машиновикористання в тваринництві», «Машиновикористання в переробних підприємствах», «Методи оптимального проєктування в тваринництві», «Методи оптимального проєктування в переробній галузі», «Механізація, електрифікація та автоматизація сільськогосподарського виробництва», «Мехатронні системи техніки в аграрному секторі», «Напрями підвищення ефективності роботи технологічного обладнання», «Механізація переробки продукції рослинництва», «Основи технічної творчості та наукове конструювання с.-г. техніки», «Проєктування і розрахунок технологічних систем переробних підприємств», «Проєктування і розрахунок технологічних систем у тваринництві», «Проєктування та аналіз технологічних систем», «Системи точного землеробства», «Технічна політика галузі», «Теорія і технологія наукових досліджень», «Технічні та технологічні рішення ресурсозбереження виробництва», «Технологічні процеси у сільському господарстві», «Технологія виробництва продукції тваринництва», «Технологія виробництва сільськогосподарської продукції», «Технологія виробництва та переробки сільськогосподарської продукції», «Організація планування та управління якістю виробництва», «Трактори і автомобілі», «Слюсарна справа», «Пально-мастильні та інші експлуатаційні матеріали», «Матеріалознавство та технологія конструкційних матеріалів», «Ремонт машин і обладнання агропромислового виробництва», «Надійність машин і обладнання АПВ», «Технічний сервіс в АПК», «Сервісне обслуговування машин та обладнання», «Експлуатація машин і обладнання». Більшість із них мають прикладний характер, що робить їх необхідними в умовах стрімкої динаміки економічних процесів сьогодення.
Здобувачі опановують дисципліни з використанням різних методичних підходів: програмованого, проблемного, традиційного ілюстративно-репродуктивного. При проведенні лекційних і лабораторно-практичних занять широко використовуються сучасні технічні засоби навчання, в тому числі і комп’ютерна мультимедійна техніка.
Втім, крім викладацької роботи, кафедра зосереджує значні зусилля на глибинних дослідженнях у своїй сфері. Так, співробітники працюють над науковими роботами:
Є у кафедри своє завдання на перспективу. Це, по-перше, удосконалення професійного рівня науково-педагогічних працівників, по-друге, оновлення матеріально-технічної бази сучасним обладнанням та новими сільськогосподарськими машинами. Згідно з планом за останні 5 років.
Під керівництвом декана факультету, силами викладачів і співробітників кафедри та за сприяння провідних установ виробництва сучасної сільськогосподарської техніки, відремонтовано аудиторії та оновлено матеріально-технічну базу:
Співробітники кафедри беруть участь у популяризації досягнень науки, виконанні державних програм наукових досліджень. Тривалий час колектив кафедри плідно співпрацював із Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної Академії Аграрних наук України, зі спеціалізованим конструкторським бюро (СКБ) проєктування машин для хімічного захисту, із відділом механізації Науково-дослідного інституту цукрових буряків (ВНІЦ), а наразі тісні контакти пов’язують кафедру з Інститутом сільського господарства Полісся УААН. Співпраця з ними направлена на вирішення завдань, пов’язаних з механізацією вирощування сільськогосподарських культур і виробництва продукції тваринництва.
У рамках підготовки фахівців в аграрній галузі на кафедрі функціонує кілька лабораторій, у тому числі – посівних машин, ґрунтообробних знарядь, гідроприводу, машинного доїння, машиновикористання у тваринництві, механізації переробки та зберігання сільськогосподарської продукції, технічного сервісу, ремонту машин, тракторів і автомобілів, паливо-мастильних матеріалів, матеріалознавства і технології конструкційних матеріалів. Загальна площа лабораторій дозволяє працювати в їхніх стінах одразу 350 фахівцям і користуватися, при цьому, сучасною технікою та вимірювальною апаратурою. Крім того, вузли та діючі макети сільськогосподарських машин, доїльних установок, обладнання для первинної обробки молока, машини для приготування та роздавання кормів, устаткування для птахівництва, машини для переробки сільськогосподарської продукції, що є в лабораторіях, дають змогу уявити в деталях технологічний процес, а значить, опанувати прийоми роботи з ними. Лабораторії технічного сервісу, ремонту машин, тракторів і автомобілів, паливо-мастильних матеріалів, матеріалознавства і технології конструкційних матеріалів забезпечують проведення лабораторно-практичних робіт по обслуговуванню техніки, машин і обладнання. Значний парк зберігається на закритому та відкритому майданчиках. Окрім цього, кафедра має 2 лекційні аудиторії.
Деякі програми, а також лабораторні та практичні заняття з дисциплін кафедри проводяться на матеріально-технічній базі філій кафедри:
ТОВ «РДО Україна» м. Житомир, ТОВ «ПАРТНЕР-ВС» м. Житомир,
ЗАО «Вібросепаратор» м. Житомир, ПП «ЖЕРМ» Житомирського району, ТОВ «Агрофірма Брусилів» Житомирського району, СТОВ «Старокотельнянське» Житомирського району, ПП «Івановицьке-2008» Житомирського району Житомирської області.