Кафедра проектування та експлуатації машин cтворена в 1962 р. під назвою «Напівпровідникове та електровакуумне машинобудування» (НЕМ) шляхом реорганізації кафедри технології машинобудування, металорізальних верстатів і інструментів. Основним завданням кафедри на той час була підготовка фахівців, які займалися дослідженням, розробкою і експлуатацією технологічного обладнання та пристроїв для виробництва напівпровідникових і електровакуумних приладів, систем з надвисоким вакуумом, систем космічних апаратів. Засновниками і першими викладачами кафедри були Беспалов К.І. (завідувач кафедри), Сілін Р.І., Штанков О. Б., Михайлишин Ю. М., Василенко І.Н., Ткаченко М. Д., Шевченко М.І., Кожункіна Д.І., Тихонов О. В., Кодра Ю. В., Стоцько З. А., Стратіневський Г. Г., Мінєєва В.І. Кафедру очолювали:
- Беспалов Констянтин Іванович (1962 — 1977 р. р.);
- Кодра Юрій Васильович (1977 — 1987 р. р.);
- Стоцько Зіновій Антонович (1987 — до тепер).
У грудні 1964 р. відбувся перший випуск фахівців із спеціальності «Напівпровідникове та електровакуумне машинобудування». У 1965 р. створені три науково-дослідні лабораторії: автоматизація виробничих процесів в приладобудуванні, плівкових покрить, вакуумної техніки. У 1966 р. на базі кафедри відкрита аспірантура. Тривалий час (1979-1987 р. р.) діяла філія кафедри на ВО «Кінескоп». З 1977 до 1991 р. діяла галузева лабораторія «Герметизація пневмогідроагрегатів». В 1992 р. кафедру НЕМ перейменовано у кафедру електронного машинобудування (ЕМБ). В 2014 році кафедра знову змінила назву, тепер вона стала називатися кафедрою проектування та експлуатації машин. В квітні 1999 р. на кафедрі була відкрита спеціальність «Обладнання переробних та харчових виробництв», і вже в грудні 2001 р. відбувся перший захист дипломних проектів з нової спеціальності. Зараз кафедра проектування та експлуатації машин входить до складу Інституту інженерної механіки та транспорту Національного університету «Львівська політехніка». На кафедрі працює 18 співробітників, з них 12 викладачів, діють сучасні навчально-наукові лабораторії:
- систем автоматизованого проектування технологічного обладнання;
- процесів та апаратів переробних і харчових виробництв;
- розрахунку і конструювання технологічного обладнання;
- систем автоматизованого керування технологічним обладнанням.
У науково-дослідних лабораторіях кафедри розроблено і виготовлено понад 80 одиниць унікального технологічного обладнання для дослідження електронно-оптичних систем, ущільнюючі високовакуумні з’єднання циклофазотрона першої у світі термоядерної системи «Токомак-3», високовакуумні системи життєзабезпечення космічних апаратів, комплект прецезійних пристроїв і установок для виготовлення плівкових покрить, а також обладнання для пакування виробів у термоусадочну плівку, машини для різання хлібобулочних виробів. Виконано ряд держбюджетних науково-дослідних робіт в галузі теоретичних основ моделювання і проектування вібраційних машин об’ємної обробки виробів з дебалансним приводом. Розроблено більше десяти рекомендаційних керівних технічних матеріалів та галузевих стандартів з розробки ущільнюючих вузлів для вакуумних систем та систем високого тиску. Співробітниками кафедри отримано понад 100 авторських свідоцтв та патентів на винаходи, опубліковано 10 монографій і навчальних посібників, понад 450 наукових праць.