Історія відділу бере початок із секції методики виробничого навчання, яка була створена у жовтні 1926 року в Українському науково-дослідному інституті педагогіки (УНДІП). Її першим завідувачем був професор Я.В. Столяров. Наукова робота секції проводилася в руслі створення єдиної трудової школи на ідеях політехнічного навчання та реалізації комплексних програм. Однак, через низький рівень матеріально-технічного забезпечення, недостатність педагогічних кадрів і збільшення часу на вивчення основ наук і російської мови у 1937 році ручну працю як предмет було виведено з навчального плану школи.
Здійснювалися дослідження і спроби забезпечити політехнічну освіту та трудове виховання учнів у процесі суспільно-корисної праці, вивчення природничих предметів, позакласної та позашкільної роботи.
У 1955 р. у зв’язку з необхідністю підготовки учнів до праці в індустріальному суспільстві та уведенням трудового навчання в навчальні плани шкіл в Інституті було відкрито відділ політехнічного навчання і трудового виховання, який очолив відомий вчитель фізики М.Й. Розенберг. Відділом обґрунтувалися зміст, форми і методи політехнічного навчання і трудового виховання в школах. Тематика досліджень з трудового навчання та виховання змінювала спрямування, поглиблювалась і відділ було реорганізовано в лабораторію.
В1966-1970 pоки під керівництвом доктора педагогічних наук Д.А. Сметаніна співробітники лабораторії вивчали проблеми підготовки учнів до праці, створювали програми, навчальні та методичні посібники з трудового навчання для всіх класів. Вивчався кращий досвід з підготовки учнів до праці. До наукової роботи з трудового навчання в лабораторії залучалися передовики виробництва. Організовувалися учнівські виробничі бригади, створювалися навчально-дослідні ділянки. Однією з перспективних форм трудової підготовки старшокласників було визнано міжшкільні навчально-виробничі комбінати.
У 1976 році в результаті структурних змін в Інституті було створено секцію, а згодом у 1978 відділ трудового навчання і профорієнтації, які очолював В.М. Мадзігон. Відділом проводилися систематичні дослідження проблем політехнічної освіти, поєднання навчання з продуктивною працею, глибоке вивчення і поширення досвіду трудової підготовки і профорієнтації учнів у школах, МНВК, трудових об’єднаннях. Було забезпечено постійну роботу над підготовкою і виданням програм, навчальних і методичних посібників з трудового навчання.
Створено наукову школу з дослідження змісту, форм і методів трудового навчання. Представниками наукової школи академіка, доктора педагогічних наук, заслуженого працівника науки і техніки Василя Миколайовича Мадзігона захищено 41 кандидатську і 14 докторських дисертацій.
У 1983 році завідувачем відділу було призначено кандидата педагогічних наук Левченка Григорія Євменовича. На базі відділу була створена лабораторія трудової підготовки і політехнічної творчості. В лабораторії впродовж 16 років втілювалася ідея організації продуктивної праці як дієвого засобу трудового виховання. Г. Є. Левченко, М. П. Тименко, Д. М. Тарнопольський, В. З. Моцак у співпраці з В. М. Мадзігоном, Д.О.Тхоржевським, В. К. Сидоренком, М. С. Корцем та іншими відомими вченими проводили значну роботу з наукового, методичного і навчального забезпечення трудової підготовки та профорієнтації учнів. Розроблялися навчальні програми, навчальні та методичні посібники для трудового навчання учнів.
З перших років здобуття Україною незалежності було забезпечено співпрацю лабораторії з Міністерством освіти України щодо розроблення концепції трудової підготовки, створення нормативної бази і оновлення змісту трудового навчання і допрофесійної підготовки учнів, нових форм проведення олімпіад з трудового навчання. Над вирішенням зазначених проблем і завдань плідно працювали Г.Є. Левченко, М.П. Тименко, Л.І. Денисенко, О. Білошицький, Г.А. Кондратюк, М.І. Піддячий. Було організовано роботу над першим Державним стандартом загальної середньої освіти з галузі «Технології», яку очолював академік Д.О. Тхоржевський, а координував В.І.Туташинський. В лабораторії під керівництвом Григорія Андрійовича Кондратюка виконувалося дослідження: «Зміст і методика технологічної освіти у 12-річній середній загальноосвітній школі». В цей час у лабораторії працювали 20 співробітників.
З 2008 року по 1.09 2020 року лабораторію (з 2015 р. відділ технологічної освіти) очолював Анатолій Михайлович Тарара, кандидат фізико-математичних наук, доцент, старший науковий співробітник. У цей період розроблено теорію, концептуальні та методологічні засади проєктування змісту профільної технологічної освіти. Значна увага приділялася подальшому розвитку теорії і практики технічної творчості учнів та методиці формування їхніх творчих здібностей. Старшими науковими співробітниками відділу розроблено зміст навчання і методику художньої творчості учнів та дизайну (В.В. Вдовченко), етнодизайну (кандидат педагогічних наук Т.С. Мачача), технологій сучасного виробництва (кандидат педагогічних наук В.І. Туташинський). Розроблено програми і посібники для вивчення спецкурсів освітньої галузі “Технології”, підручники для основної і старшої школи.