广东技术师范大学天河学院时期

2000年12月，经广东省人民政府批准，天河职业技术学院成立。第二年5月，经广东省教育厅批准，更名为广东职业技术师范学院天河学院(专科)。

广州理工学院时期

2019年9月，学校正式申请转设，教育厅组织广东省高校设置委员会专家组进校现场考察评估；9月底，通过广东省高校设置评议委员会评议；10月，广东省人民政府致函教育部，报请批准该校转设为广州理工学院；12月，教育部组织全国高校设置评议委员会专家组进校开展实地考察。2020年6月30日，教育部致函广东省人民政府，同意学校转设为独立设置的民办普通本科学校并更名为广州理工学院。

2021年5月，学校获批为广东省高校硕士学位授予立项建设单位，2022年4月，学校入列广东省民办高校首批硕士学位授予立项建设单位，并联合广东技术师范大学启动硕士点建设单位联合培养研究生专项。

2023年10月13日，发起成立广东省乡村振兴智库联合会。

2024年9月，广州理工学院惠州博罗校区成立现代航空学院。10月，广州理工学院入选全国民办高校课程思政联盟首批成员单位。

2025年3月5日，广州理工学院与科大讯飞股份有限公司携手成立人工智能产业学院。