Program Studi Teknik Mesin Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada diawali dengan didirikannya Program Pendidikan Ahli Teknik (PAT) pada tahun 1977, yang terdiri dari tiga bagian, yaitu bagian Teknik Elektro, bagian Teknik Sipil dan bagian Teknik Mesin. Jenjang pendidikan yang diselenggarakan adalah Program Diploma II (D2) dengan masa studi 5 semester. Pendidikan Ahli Teknik ini merupakan tindak lanjut dari penggabungan Akademi Teknologi Negeri (ATN) Klaten dan ATN Purworejo.
Sesuai Kepres No. 52 tahun 1982 tertanggal 7 September 1982 mengenai Fakultas di Universitas, maka PAT Fakultas Teknik UGM dengan jurusan Teknik Elektro, Teknik Sipil dan Teknik Mesin dinaikkan statusnya menjadi Fakultas Non-gelar Teknologi (FNT) UGM. Pada tahun 1992, FNT UGM diintegrasikan kembali masuk ke dalam Fakultas Teknik UGM di bawah jurusan yang sesuai dan kemudian disebut Program Diploma Teknik Mesin FT UGM. Beban studi yang dilaksanakan adalah 120 SKS, yang dapat ditempuh dalam 6 semester. Mulai tahun 1996 Program Diploma Teknik Mesin FT UGM melaksanakan kurikulum baru, yaitu kurikulum yang mendekati kurikulum Politeknik Negeri dengan prosentase 40% teori dan 60% praktek, jumlah keseluruhan beban studi adalah 115 SKS.
Pada tahun 1996 Program Diploma Teknik Mesin FT UGM mendapat bantuan dari Asian Development Bank berupa gedung yang berlokasi di Jl. Grafika, lengkap dengan berbagai peralatan laboratorium modern yang digunakan untuk menunjang kegiatan praktek dan pelayanan kepada industri maupun universitas lain. Pada tahun 2002 Program Diploma Teknik Mesin FT UGM mengubah metode pembelajaran dengan sistem blok, sehingga mahasiswa melaksanakan kegiatan kuliah teori dan praktek dalam minggu yang berbeda. Mahasiswa akan menempuh kuliah teori ketika telah menyelesaikan praktek ataupun sebaliknya. Dengan sistem blok ini diharapkan mahasiswa lebih berkonsentrasi dan lebih baik dalam penguasaan ketrampilan. Mulai tahun 2002, Diploma Teknik Mesin FT UGM mempunyai 2 (dua) konsentrasi, yaitu Teknik Manufaktur dan Teknik Otomotif yang menjalin kerja sama dengan PT Indomobil Suzuki Internasional.
Pada tahun 2008 seluruh Program Diploma di UGM dijadikan satu wadah dengan nama Sekolah Vokasi (SV) berdasar peraturan Rektor UGM No. 518/P/SK/HT/2008 tanggal 27 Oktober 2008, dipimpin oleh seorang Direktur. Pada tahun 2011 Program Diploma Teknik Mesin menjalin kerja sama dengan PT Hexindo Adiperkasa Tbk sebagai subsidiary Hitachi Heavy Equipment yang bergerak di bidang Alat Berat dan membentuk Konsentrasi Alat Berat.