智能科学学院起源于哈尔滨军事工程学院时期的带翼式导弹自动控制、导航飞行原理射击原理与飞行试验、引爆控制以及长沙工学院时期的机械与仪器加工工艺及设备等学科专业，2017年，由原国防科学技术大学机电工程与自动化学院调整组建而成，现位于国防科技大学一号教学园区。学院的使命任务是面向智能无人作战重大战略需求，聚焦人工智能、生物智能、混合智能，做智能时代“无人区”人才培养和科学研究的开拓者。
学院现拥有控制科学与工程、机械工程、仪器科学与技术等3个一级学科博士学位授权点，3个博士后科研流动站。经过几十年积淀，学院形成了以1个一级学科和1个二级学科国家重点学科以及3个湖南省重点学科为主体共同发展的综合化学科体系，已纳入国家一流大学建设方案。学院现有无人装备工程、无人作战工程、导航工程、机械工程、测控技术与仪器5个本科专业，其中，2个专业入选教育部卓越工程师培养计划，1个专业通过湖南省专业综合改革试点。2006年，学院被评为全军人才培养先进单位。
按照“领军人才+创新团队”的发展思路，学院打造了一支晓于实战、甘于奉献、集智攻关的高水平创新团队，主要包括国务院学位委员会学科评议组成员2人，国家级教学名师1人，全国模范教师1人，全军优秀教师3人，全军优秀教育工作者1人，军队院校育才奖金奖获得者8人，教育部专业教学指导委员会委员3人，教育部新世纪优秀人才8人，“长江学者”特聘教授1人，“青年千人”1人，国家安全重大基础研究项目技术首席5人，国家863和总装专家组专家11人，新世纪百千万人才工程国家级人选2人，建成了国家级教学团队1个、湖南省科技创新团队和湖南省自然科学创新研究群体各1个。
按照“围绕实战搞教学、着眼打赢育人才”目标，学院建设了一批国家级优质教育资源，培养了一批岗位任职能力强、发展后劲足的高素质新型军事人才。在全军率先建立了指挥与技术融合的智能无人作战系统和无人装备工程培养体系，建成12门国家精品课程/国家资源共享课、12部国家规划教材；获全国优秀博士学位论文4篇/提名3篇、军/省优秀学位论文98篇；学员连续七年获得全国机械创新设计大赛一等奖，比赛成绩位于全国高校前列；RobCup足球机器人比赛连续五届蝉联国内冠军、亚太大学生机器人大赛连续三届蝉联国内亚军；近五年，先后有100余名学员在国际、国家级学科竞赛中获奖；毕业学员100%服从分配，培养了以全军重大典型陈德明、郑永煌等为代表的一大批扎根部队、建功立业的优秀人才，共有5人被授予一等功臣。
以对战斗力的贡献为导向，按照“应用引导的基础研究，基础支撑的系统研制”的定位，学院形成了“战略研究为引领、基础研究为支撑、关键技术为核心、型号科研做贡献”的科研特色。近五年科研经费达十多亿元，承担了以国家自然科学基金重大研究计划集成项目、973项目为代表的基础研究项目100余项、武器型号重点项目60余项等任务，取得了以1项国家自然科学二等奖、1项国家技术发明二等奖、1项国家科技进步二等奖、15篇ESI高被引论文（前3%）为代表的一大批科研学术成果。先后研制成功了我国首辆红旗车无人驾驶系统，完成了“长沙-武汉”286公里长距离无人驾驶实验，创造了高速公路地面无人车全自主长途驾驶的全国记录；掌握了具有自主知识产权的磁浮核心技术，作为技术总体单位，建设了北京市中低速磁浮交通示范线，并有效支撑了长沙市中低速磁浮快线开通运营；打破国外技术封锁，研制出具有自主知识产权的磁流变、离子束抛光装备，光学元件加工精度达到亚纳米级，创造了“中国精度”； 研制了国际领先的高性能卫星导航信号模拟源，填补了北斗导航高端基础仪器的国内空白，解决了北斗导航系统发展迈出“第三步”的核心难题。