Program Studi Teknik Mesin merupakan salah satu program studi tertua di ITK. Program Studi Teknik Mesin ITK didirikan pada tahun 2012 dengan jumlah mahasiswa sebanyak 20 mahasiswa yang berasal dari Kalimantan. Jalur penerimaan mahasiswa ITK pada saat itu dilakukan melalui Seleksi Masuk ITK (SMITeK) yang merupakan hasil kerjasama antara ITS dan Pemprov Kaltim. Seluruh mahasiswa berasal dari Provinsi Kaltim mendapatkan beasiswa Kaltim Cemerlang.  Kegiatan perkuliaahan pada tahun pertama sampai tahun ketiga dilaksanakan di kampus ITS. Pada tahun 2015 semua kegiatan akademik dan non akademik sudah dilaksanakan di kampus ITK di Karang Joang Balikpapan. Untuk mencetak lulusan Teknik Mesin ITK yang berkualitas, telah disusun kurikulum pengajaran yang memberikan dasar ilmu pengetahuan dan teknik yang kuat serta implementasi dalam bidang keteknikan sehingga lulusan Teknik Mesin ITK juga harus mampu bersaing di dunia kerja.