Казанский авиационный институт был образован на базе аэродинамического отделения Казанского государственного университета решением Главного управления авиационной промышленности Наркомата тяжелой промышленности 5 марта 1932 года.
В начале институт состоял из двух отделений: аэродинамического и самолетостроительного, на базе которых в 1934 году был официально открыт самолетостроительный факультет (первый декан - Архипов К.А.).
С первых дней существования института велась интенсивная научно-исследовательская работа. Ее возглавлял Николай Гурьевич Четаев, создавший в стенах института научную школу общей механики. В 1940 году Н.Г. Четаев переведен на работу в Москву на должность зам. директора (с 1944 года - директор) института Механики АН СССР. В 1943 году он был избран членом-корреспондентом АН СССР.
С 1933 года институт одним из первых среди авиационных вузов страны начал издавать сборники научных статей, получивших название "Труды КАИ", регулярно выпускавшиеся и ставшие авторитетным научным изданием. В 1933 году начались защиты кандидатских диссертаций преподавателями института, первым защитился Г.В. Каменков, ставший впоследствии ректором КАИ, с 1949 года - проректор, ректор МАИ. В 1937 году состоялись первые защиты докторских диссертаций Г.В. Каменковым, Х.М. Муштари, И.Г. Малкиным. Вместе с теоретическими исследованиями в институте успешно велись и конструкторские разработки. В 1933-1939 годах в ОКБ КАИ создана серия одно- и двухмоторных самолетов, в которых были воплощены новые для того времени идеи и конструктивные решения (зависающие элероны, убирающиеся шасси, упругое крыло и др.). На этих самолетах был установлен ряд официальных рекордов.
В 1939 году в КАИ открыт моторостроительный факультет (первый декан - А.А. Чусляев). Заведующим кафедрой авиадвигателей стал С.В. Румянцев, впоследствии ректор КАИ, затем зам. министра высшего образования СССР, ректор Университета Дружбы Народов имени Патриса Лумумбы.
В годы Великой Отечественной войны на площадях института работал ряд подразделений и лабораторий Института Физики АН СССР, Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), Летно-исследовательского института (ЛИИ), Научно-исследовательского института Гражданского воздушного флота (ГВФ), а также весь состав Харьковского авиационного института. В период с 1941 по 1943 год в стенах КАИ работали ведущие ученые-аэродинамики А.А. Дородницин, С.А. Христианович, В.В. Струминский во главе с будущим президентом АН СССР М.В. Келдышем.
В 1945 году в институте была организована первая в вузах страны кафедра реактивных двигателей, на заведование которой был приглашен будущий академик В.П.Глушко - основоположник отечественного ракетного двигателестроения. В числе первых ее преподавателей были С.П. Королев, впоследствии главный конструктор ракетно-космических систем страны, профессор Г.С. Жирицкий, именем которого назван один из кратеров Луны.
В 1951 году в институте был открыт новый факультет авиационного приборостроения (первый декан - Максимов В.В.). В 1952 году был создан факультет авиационной радиотехники, который вскоре стал крупнейшим в институте (первый декан - Поповкин В.И.).
В середине 1950-х годов набрали полную силу и завоевали всесоюзную известность научные школы: устойчивости движения, прочности авиационных конструкций, оптимальных процессов, авиационного двигателестроения, прогрессивных технологических процессов и др. Свидетельством признания их авторитета явилось то, что в 1956 году в КАИ был образован Совет по присуждению ученой степени доктора наук.
В 1958 году было принято решение о выпуске в стране новой научной серии журналов "Известия высших учебных заведений", издание одной из серий - "Авиационная техника" было поручено институту. Этот журнал и сегодня распространяется в 30 странах мира (Великобритания, Франция, Германия, Италия, Канада, Япония и др.), а также полностью переводится на английский язык и издается в США под названием Soviet Aeronautic. В 1967 году за большие заслуги в подготовке инженерных кадров и развитие научных исследований институт награжден орденом Трудового Красного Знамени.
В 1972 году был открыт факультет вычислительных и управляющих систем (первый декан - Кожевников Ю.В.). В 1973 году институту было присвоено имя выдающегося советского авиаконструктора А.Н. Туполева. В марте 1982 года в честь 50-летнего юбилея институт был награжден орденом Дружбы народов.
В 1987 году впервые в вузах города на альтернативной основе состоялись выборы ректора института. Им стал профессор Г.Л. Дегтярев. В 1991 году в институте основан новый факультет управления, экономики, финансов и предпринимательства (первый декан - Т.К. Сиразетдинов).
В 1992 году Казанский авиационный институт преобразован в Казанский государственный технический университет (КГТУ). Став техническим университетом, КАИ значительно расширил спектр направлений и специальностей высшего образования.
В 1995 году в университете создан гуманитарный факультет (первый декан - Д.К. Сабирова), в 2000 году - факультет физико-математической подготовки (первый декан - К.Г. Гараев), в 2003 году - факультет экономической теории и права (декан А.Ш. Хасанова) и факультет психологии и делового администрирования (декан Р.В. Габдреев). В 1999 году на базе факультетов летательных аппаратов и двигателей летательных аппаратов основан институт авиации, наземного транспорта и энергетики (ИАНТЭ). Первый директор - А.Ф. Дрегалин. В 2003 году на базе радиотехнического факультета был образован институт радиоэлектроники и телекоммуникаций (ИРЭТ), директор Щербаков Г.И.
В 1992 году был создан Центр Непрерывного образования (ЦНО, первый директор - А.К. Ватолин). В структуре ЦНО - Институт повышения квалификации и переподготовки преподавательских кадров (создан в 1994 г., первый директор - Д.К. Сабирова), факультет предвузовской подготовки (создан в 1989 г., первый директор - М.Ю. Одиноков), 25 центров и 4 группы подготовки. Повышение квалификации ведется по 63 программам, получение второго высшего образования - по 9 программам.
Международные связи КНИТУ-КАИ зародились в 1937 году, когда группа преподавателей - сотрудников ОКБ КАИ выезжала во Францию для ознакомления с производством на авиационных заводах фирмы "РЕНО". С 1947 по 1955 год в КАИ обучались иностранные студенты и аспиранты из Албании, Болгарии, Венгрии, Китая, Северной Кореи, Польши, Румынии, Чехословакии.
После сорокалетнего перерыва с 1996 года в КГТУ вновь возобновилась подготовка иностранных студентов и аспирантов. К настоящему времени по разным программам здесь прошли обучение студенты из Турции, Ливана, Сирии, Иордании, Кореи, Индии, Пакистана, Китая, Палестины, Ливии, Германии, США. Активно развиваются научные и образовательные связи с университетами Бразилии, Германии, Испании, Китая, Ливии, США, Франции и других стран. Координацию взаимодействия с международными научными и образовательными центрами осуществляет Управление международных связей.
В 2009 году университет победил в конкурсном отборе среди университетов Российской Федерации по проекту "Национальный исследовательский университет" в числе тридцати лучших университетов России и сменил имя на Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева (КНИТУ-КАИ).
2 сентября 2014 г. в структуре КНИТУ-КАИ открылся уникальный, не имеющий аналогов в России Германо-Российский Институт Новых Технологий (ГРИНТ). В консорциуме с германскими партнерскими университетами в ГРИНТ реализуются совместные образовательные программы двойных дипломов уровня магистратуры и научно-исследовательская деятельность с широким привлечением ведущих российских и зарубежных ученых, преподавателей и практиков, в будущем планируется совместная аспирантура. Обучение в ГРИНТ базируется на высоких германских стандартах инженерного образования, адаптированных к совместной реализации в российском вузе. Первыми немецкими университетами-партнерами ГРИНТ стали Технический университет Ильменау (ТУ Ильменау) и Университет имени Отто-фон-Герике г. Магдебург (ОФГУ). В 2015 году к долгосрочному сотрудничестве с ГРИНТ присоединился Технический университет Кайзерслаутерн. Проект был поддержан также руководством Республики Татарстан и Германской службой академических обменов (DAAD).
Одна из приоритетных задач научного коллектива вуза - кадровое и технологическое сопровождение инновационного развития промышленной отрасли. Решение данной задачи обеспечивается работой созданных на базе КНИТУ-КАИ крупных научно-производственных исследовательских подразделений.
Совместными усилиями Правительства РФ, Правительства Республики Татарстан на базе университета была создана инфраструктура коллективного пользования, в которой аккумулировано дорогостоящее и уникальное оборудование, услугами которой может воспользоваться широкий круг пользователей. Наиболее значимыми из них являются: научно-образовательный центр нанотехнологий и наноматериалов, инжиниринговый центр инновационных лазерных технологий в машиностроении "КАИ-Лазер", инжиниринговый центр "КАИ-Композит", Казанский квантовый центр "КАИ-Квант", состоящий из лаборатории фотоники и волоконной квантовой оптики и лаборатории квантовых коммуникаций, испытательная лаборатория прочности и надежности летательных аппаратов.
Сегодня КНИТУ-КАИ - признанный в России и за рубежом современный образовательный и научно-исследовательский комплекс, который готовит высококвалифицированные кадры для наукоемких отраслей промышленности. За 85-летнюю историю в КНИТУ-КАИ сложились традиции, позволяющие университету занимать высокие позиции среди технических вузов России. Модернизируется материально-техническая база, совершенствуется учебный процесс, укрепляются связи с производством, развивается международное сотрудничество. КНИТУ-КАИ становится центром притяжения - университетом, соответствующим лучшим мировым образцам.
Научный потенциал университета составляют: 7 научно-исследовательских институтов, 1 факультет, 45 кафедр, 11 научно-образовательных центров, 2 колледжа, 1 бизнес-инкубатор, 48 научно-исследовательских лабораторий. Здесь трудятся более 3000 преподавателей, научных работников и инженеров, в том числе свыше 120 докторов наук и профессоров, среди них 17 академиков и членов-корреспондентов РАН, Академии Наук Татарстана и Международной академии наук высшей школы, более 700 докторов и кандидатов наук.
