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系創始於民國20年，原為台南高等工業學校電氣工學科。民國35年2月，本校改稱為台灣省立台南工業專科學校。同年10月，本校升格為台灣省立工學院。民國45年6月，經行政院核准，自45學年度起改制為台灣省立成功大學，本系亦改制為電機工程學系。民國48年鑑於國內對高級電機人才需求之殷切，同年8月創設電機工程研究所碩士班；由於碩士班辦學績效良好，成大電機工程研究所率先於民國57年2月，奉教育部核准，設立電機工程研究所博士班，為國內理工學院最早成立者(為全國第一個電機領域博士班)。
國60年改制為國立成功大學電機工程學系暨電機工程研究所，並配合國家經濟建設需要，於民國63年增設夜間部一至五年級，供在職青年進修，達到為國儲才之一貫目標，民國86年夜間部改為進修推廣學士班。基於鄰近專科學校陸續改制為技術學院或科技大學，可提供大學進修機會，本系於民國89年停止招收進修推廣部學士班。為提供社會青年更上一層進修管道，並配合南部高級科技產業人員需求，民國88年設立碩士在職專班。民國89年電子組獨立設置微電子工程研究所，民國92年8月1日國立成功大學工學院擴編為工學院、規劃與設計學院、電機資訊學院三學院，電機資訊學院包含電機工程學系與資訊工程學系二系。電機系所朝向一系多所的模式發展，細分為電子材料組、控制組、電力組、VLSI(超大型積體電路)/CAD(電腦輔助設計)組、儀器系統與晶片組、微電子組(微電子工程研究所)、電腦與網路組(電腦與通信工程研究所甲組)、通訊與網路組(電腦與通信工程研究所乙組)，等八類組。電腦與通信工程研究所為前電機工程研究所之計算機及通訊兩組，於民國92年奉教育部核准成立碩士班，並經教育部於民國93年奉核准成立博士班。民國103年電機系新增奈米積體電路工程碩士學位學程並於民國105年招收博士班。民國105年電腦與通信工程研究所甲組由電腦與網路組更名為資訊與系統組，於民國109年回歸電機系並更名為資訊與工程組。民國107年底成大電資學院、工學院與美國普渡大學工學院三方簽署「雙學位計畫暨普渡線上課程合作協議」；民國109年電機系大學部增設普渡雙聯組，第一屆學生入學。
系所名稱及成立年代如右表。
民國70年起臺灣資訊電子工業發展迅速，積體電路產品需求量大增，引導臺灣積極投入積體電路之投資與生產，造就IC製造業的環境及人才需求。由於空間不足，早期電機研究所部分實驗室散布在電機系舊系館、機電化工程館(早期此館為機械、電機、化工等三系共同使用，目前為物理二館）、電算中心(現為測量系系館)、科技大樓，民國86年電機工程學系系館竣工，為地上12層、地下2層，樓地板面積達2萬6千8百平方公尺，成大電機系由成功校區各處遷至自強校區新系館，原電機系館由資訊工程學系(所)遷入。民國91年政府推動「晶片系統國家型科技計畫」，加速臺灣IC設計產業的發展，教育部執行國家矽導計劃（簡稱矽導計畫），電機系四年內增加20多位老師，學生人數擴增。經由當時擔任奇美電子公司副總經理吳炳昇學長的協助與支持下，促成許文龍董事長捐贈大樓。為培育科技人才、落實產學合作，民國95年奇美電子公司捐贈造價2.7億元的電機研發大樓「奇美樓」予成功大學，地上10層、地下3層，樓地板面積達1萬5千平方公尺。吳炳昇董事長深受許文龍創辦人「取之於社會，用之於社會」理念的感召，感念母校之栽培，民國105年9月奇景光電公司吳炳昇董事長捐贈成大電機系第3系館(命名啟端館)，提供師生更好的教學及研究空間。啟端館座落於成大自強校區，位於電機系館、化工系館之間，為一棟佔地220坪，總樓地板面積1400坪之建築，符合黃金級標章規範，同時也是IoT智能聯網的智慧建築，民國110年底啟端館外觀大致已完成。
系成立迄今已90年，歷史悠久、成績斐然，各項教學、實驗設備甚具規模。自民國42年起，與美國普渡大學合作，積極增添先進儀器設備與圖書期刊，並大量擴建實驗室，使整體研究環境漸臻完善；此外，和美國貝爾實驗室、伊利諾大學、日本東京大學、德國司圖嘉大學等著名學術機構都有密切合作。至目前為止，本系畢業生逾萬餘人，不論在國內外工業界或學術研究機構，均有優異的成就與表現，深受各方讚揚，表現傑出的系友不勝枚舉。由於本系交通方便，附近有台南科技工業區與南部科學園區等工業園區資源，與產業界之互動密切。國家實驗研究院台灣半導體研究中心(TSRI)進駐本系奇美大樓，與本系有密切合作關係，使本系研究能量更上層樓，培育整合性實務人才，產官學合作使本系正式邁入新紀元。
民國109年電機系大學部增設普渡雙聯組，第一屆學生入學。>>民國112年電機系增設智慧資訊安全碩士學位學程。
民國110年底啟端館外觀大致已完成。