機電學院是西北工業大學實行校、院、系管理體制改革試點的學院，也是校內實質性合并兩個專業系后所成立的第一個專業學院。
學院下設航空宇航制造工程系、機械工程及自動化系、微系統工程系、工業工程系和工業設計系5個專業系和機械基礎實驗教學中心等3個實驗教學中心，并且，擁有一個國家工科機械基礎課程教學基地和一個國家級“機械基礎實驗教學示范中心”。在人才培養方面，現設有飛行器制造工程(國防重點建設專業、省名牌專業)、機械設計制造及其自動化(含機械電子工程方向，省名牌專業)、工業工程、工業設計(理工、藝術類)、車輛工程5個本科專業。已形成《機械原理》等5門國家級精品課程，《金屬塑性成型原理》等6門陜西省精品課程，還建有微/納米“小精靈”創新設計基地等3個本科生和研究生創新實驗基地。本科生在校人數約為1400余人。
學院擁有航空宇航制造工程、機械制造及自動化等12個碩士點。擁有航空宇航制造工程、微機電系統及納米技術等9個博士點以及航空宇航科學與技術、機械工程等四個博士后流動站，共涉及7個一級學科。目前，在校研究生人數已逾1100人。同時，還與西飛、618所、012基地等單位聯合培養工程類研究生，已培養工程碩士(博士)300余名。
學院現有教職工205人。擁有較為雄厚的師資力量，專任教師為159人，其中“長江學者”2 人，國家專家4人，省部級專家12人，博士生導師38名(含兼職博導12人)，具有副教授職稱以上的教師達到97人。學院還聘請有馮培德、尹澤勇等20余名國內外的著名學者兼任學院的教授和博士生導師
學院具有較強的科研力量，已建成有現代設計與集成制造教育部重點實驗室、陜西省微/納米系統重點實驗室。擁有2個國家重點學科(航空宇航制造工程，機械電子工程)和1個國防重點學科(納米技術與微機電系統)。“十五”以來，學院科研經費已突破1億元。
學院注重開展國際合作交流，先后與美、英、法、比利時等多個國家建立了校、院級的合作關系，已建有中美聯合工程設計與仿真研究所、中法并行工程聯合實驗室等多個中外合作研究機構，并且還承擔了歐盟計劃中的有關學術和學生培養項目。