Gegründet wurde das Institut am 01.03.1963 als Lehrstuhl für Heizungs- und Verbrennungstechnik. Erster Ordinarius war Prof. Dr.-Ing. habil. Heinrich Küttner, der leider bereits am 06.01.1964 verstarb. Seine Nachfolge trat am 26.11.1964 Prof. Dr.-Ing. habil. Sergius Traustel an, der für seine Arbeiten über Vergasungsvorgänge und Flammen international bekannt war.
Im Jahre 1972 übernahm Prof. Dr. techn. Richard Doležal nach der Emeritierung Professor Traustels die Leitung des Instituts. Unter seiner Leitung verlagerte sich der Schwerpunkt der Arbeiten am Institut hin zur Dampferzeugertechnik und Regelungstechnik. Es entstanden erste Simulationsprogramme zur Berechnung von Anfahrvorgängen und Laständerungen bei Dampferzeugern.
Gegen Ende des Jahres 1978 folgte Professor Doležal einer Breufung an die Universität Stuttgart, wo er die Leitung des Instituts für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen (IVD) übernahm.
Zum 01.07.1983 wurde Prof. Dr. techn. Reinhard Leithner zum Professor und Leiter des Instituts ernannt. Im Jahre 1996 wurde das Institut für Raumflug- und Reaktortechnik nach der Emeritierung von Prof. Oldekop aufgelöst. Der Teil dieses Instituts, der sich mit regenerativen und nuklearen Energiesystemen befasste, wurde dem Institut für Wärme- und Brennstofftechnik angegliedert. Dies führte dazu, daß es am Institut seit Januar 1997 zwei Abteilungen gibt, die Abteilung Verbrennungs- und Kraftwerkstechnik unter Leitung von Herrn Dr. H. Müller, die die bisherigen Institutsaktivitäten umfaßt,und die Abteilung Regenerative und Nukleare Energietechnik unter Leitung von Herrn Priv. Doz. Dr.-Ing. habil. W. Zeggel, die die Aktivität des ehemaligen Instituts für Raumflug- und Reaktortechnik auf den Gebieten regenerative und nukleare Energietechnik fortführt.
Mitte 2007 wurde Prof. Dr.-Ing. Martin Mönnigmann zum Juniorprofessor für Integrierte Systeme der Mikroprozesstechnik ernannt und leitete diese Abteilung des Instituts bis zu ihrem Ende und seinem Wechsel an die Ruhr Universität Bochum im März 2009.
Die Abteilung Verbrennungs- und Kraftwerkstechnik wird von Akad. Oberrat Dr.-Ing. Horst Müller geleitet. Von 2008 bis 2011 leitete Dipl.-Ing. Christian Schlitzberger die zweite permanente Arbeitsgruppe für Innovative Energiesysteme.
Am 1. Januar 2012 übernahm Frau Prof. Dr.-Ing. U. Krewer die Leitung des Instituts. Im Zuge dessen wurde eine Umbenennung in ,,Institut für Energie- und Systemverfahrenstechnik'' beantragt. Zum 1. April 2020 wechselte sie als Institutsleiterin ans Institut für Angewandte Materialien - Elektrochemische Technologien des Karlsruher Instituts für Technologie in Karlsruhe.
Seit April 2021 liegt die Leitung des Institus in den Händen von Herrn Prof. Dr.-Ing. Daniel Schröder.