本系前身為省立屏東農業專科學校三年制「林產利用科」，始創於民國64年8月，當時乃為因應國內木材加工業蓬勃發展所需人才之培育而奉准成立，招收高中生，彼時製材與乾燥保存工業、合板工業、家具木器工業、竹藤材工業等木材相關加工行業可謂達到鼎盛時期。繼於民國70年8月隨學校改制為國立屏東農業專科學校林產利用科。至70年代中葉，東亞各國政府有鑑於扶植該國木材加工業，而有限制原木出口之措施，使得製材工業及合板工業等靠外來原木之工業首當其衝，而有合板工廠之整廠外移，有些工廠則改變生產地板或合板二次加工。但當時家具工業仍盛而不衰，故有用其廢料為原料之木質板類製造工廠之成立，故於75年8月為擴大加工技術之層面及深度，更名為「木材工業科」。

       後於80年8月因學校改制「技術學院」，迭又更名「林產加工技術系」，停招三專改招收專科二技生。至80年代後期，家具工業亦因工資高漲及原料取得不易等問題，西進大陸或配合政府南向政策轉投資東南亞各國，使得勞力密集的木材加工業在台灣又到了另一個轉捩點。迭至86年8月又繼學校改制為國立屏東科技大學。系名亦隨即於隔(87)年8月又更名「木材工業系」，又適值專科學校大多業已升格技術學院或科技大學，生源發生變動，隨即於88年8月開始招收高職農業類科與家具木工類四技生，並參與森林系碩士班林產組招生。繼於民國90年8月停招二年制學生，木材工業系碩士班也在此時獨立招生。

        又因90年代初期，技職體系的高職17校21班的「家具木工科」，已悉數轉型為「室內設計」或「空間設計」類科，為暢通技職教學體系，故自91學年度起，大學部四年制招生變更由原有農業類科招收外，也逐年增加招收設計類科學生，使學生的來源更加多元化。進而為配合社會環境之變遷與產業生態改變，修訂課程內容以符合未來更多元發展之需要，遂又於93年8月更名『木材科學與設計系』，以朝向兼具科學理論與設計面向轉型，招收農業類科及設計類科學生，並於107年始招收建築類科迄今，期能多元發展使技職教育所培育之人才，更貼近產業所需人力，邁向技職教育「落實學用合一」的目標。