Początki działalności Katedry sięgają roku 1963 roku, w którym powołany został Zespół Termodynamiki Technicznej i Pracownia Termodynamiki i Mechaniki Płynów na Wydziale Mechanicznym Wieczorowej Szkoły Inżynierskiej. Na tej bazie powstała Katedra Termodynamiki i Mechaniki Płynów, która następnie została przekształcona w Katedrę Techniki Cieplnej i Inżynierii Rolniczej. Po reorganizacjach i zmianach lokalizacji na jej bazie powstała aktualna Katedra Techniki Cieplnej. Obecnie Katedra Techniki Cieplnej jest pod kierownictwem prof. dr hab. inż. Dariusza Butrymowicza.
W ramach Katedry działają laboratoria dydaktyczne i badawcze, które obejmują zarówno podstawy mechaniki płynów, termodynamiki, techniki cieplnej i chłodnictwa, jak również zaawansowane techniki strumienicowych układów chłodniczych, analizy właściwości paliw i przepływów wielofazowych.