从19世纪末到现在，工业工程的发展大致可分为四个阶段：
第一阶段，工业工程的萌芽和奠基时期(19世纪到20世纪30年代初)。这一时期的主要方法是劳动专业化分工、时间研究、动作研究、作业标准化等，而且这些方法逐渐发展成工作研究理论，形成了基础工业工程(基础IE)的体系。在这一时期(1908年)美国宾夕法尼州立大学开设了第一个IE专业，并且于1917年在美国成立了第一个IE组织，即工业工程师协会(Society of Industrial Engineering)；
第二阶段，工业工程的成长期(20世纪30年代初到20世纪40年代中期)。这一时期由于吸收了数学和统计学的知识，创立了许多IE的原理和方法，包括人机工程、设施规划与设计、物料搬运、生产计划与控制、质量控制、成本管理以及工程经济分析，组织的设计、分析、评价和改善、群体工作效率分析与人员激励等等，形成了现代IE的主体。在这一时期美国高校成立了更多的IE专业或系,并且出现了专门从事IE的职业；
第三阶段，工业工程的成熟期(20世纪40年代中期到20世纪70年代末)。在这一时期运筹学成为IE的理论基础，计算机为IE提供有效的技术手段，特别是应用数学规划、优化理论、博弈论、排队论、存贮论等理论和方法用于描述、分析和设计各种系统，直至系统的寻优。在这一时期IE得到了重大发展，并于1948年成立了美国工业工程师学会(American Institute of Industrial Engineer，AIIE)。从这个时期起到现在,逐步形成了现代工业工程学科体系。
第四阶段，工业工程的扩展与创新期(20世纪70年代末至今)。由于计算机技术与系统、系统工程、通讯技术、高新技术等的发展，信息时代的到来使工业工程所面临的问题更加复杂，同时又为它的发展提供了新的技术和手段。因而，当今是工业工程学科最富有创造力的时代。在这一时期系统工程原理和方法用于IE、完善了IE的理论基础和分析方法，特别是系统分析与设计、信息系统、决策理论、控制理论等成为IE新的技术手段，IE的应用范围从微观系统扩展到宏观系统、从工业和制造部门应用到政府部门和各种组织，IE全面应用于生产、服务、行政、问题、卫生、教育的各种产业中。