1920年哈尔滨工业大学的前身哈尔滨中俄工业学校成立，设铁路建筑和电气机械工程两个科。1922年更名，学校更名为哈尔滨中俄工业大学校，并首批录取31名女生。1928年，学校改由中华民国东省特区领导，学校的名字改为哈尔滨工业大学，校长为刘哲。1928年-1935年，学校变为中苏共管阶段。1951年学校被确定为全国学习国外高等教育办学模式的两所样板大学之一，1954年进入国家首批重点建设的6所高校行列，被誉为“工程师的摇篮”。

1985年，学校与威海市政府签定合作建设威海分校的协议，1987年经原中国航天工业部批准并开始筹建，1988年哈尔滨工业大学威海分校建立完成，并正式开始招生。1996年学校进入国家“211工程”首批重点建设高校，同年学校经原国家教委批准哈尔滨工业大学汽车工程学院迁址威海与哈尔滨工业大学威海分校合并。1999年学校被确定为国家首批“985工程”重点建设的9所大学之一。2001年威海市人民政府与哈工大签定共建哈工大威海分校协议。2002年哈尔滨工业大学威海分校正式更名为哈尔滨工业大学（威海）。

2004年，由哈尔滨工业大学（威海）提出申请，经教育部批准，哈尔滨工业大学（威海）的相关教育教学管理工作划归山东省教育厅，其学生学籍管理、日常教学管理及毕业生学历证书电子注册等工作均由黑龙江省教育厅移交到山东省教育厅。

2010年，工业和信息化部、山东省、威海市人民政府等单位签署共建哈工大威海校区协议。2014年，工业和信息化部同国家海洋局签署共建哈尔滨工业大学船海学科协议。2017年学校进入“双一流”建设a类高校名单。2019年工业和信息化部、山东省人民政府、威海市人民政府续签共建哈尔滨工业大学（威海）协议。2020年哈尔滨工业大学与威海市人民政府签订深化校地合作协议。同年4月，哈尔滨工业大学（威海）海洋工程学院成立。

2024年2月3日，由哈尔滨工业大学（威海）牵头研制的通遥一体化卫星系统“威海壹号”01/02星搭乘捷龙三号运载火箭在广东阳江附近海域点火升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得成功。这是中国首个面向海洋目标探测识别的通遥一体化卫星星座，可以实现远距离、大范围海上目标遥感探测和识别，将为海洋生态资源保护、海上维权执法、渔船管控和应急救援等应用提供重要支撑，服务中国海洋强国建设。

2024年10月29日，哈尔滨工业大学（威海）青岛创新发展基地在青岛市城阳区正式揭牌。

2025年3月1日，哈尔滨工业大学（威海）先进材料与智能制造创新中心成立。6月30日，哈尔滨工业大学（威海）社会科学界联合会成立。