民國 75 年 9 月 1 日國立體育學院籌備處成立，校址為桃園縣龜山地區之林口台地，其中含台塑關係企業董事長王永慶先生為響應政府發展全民體育及提昇國家運動競技之號召，獨資捐地並興建一座綜合體育館，並配合政府徵收之土地總計約為 66 公頃。於同年 12 月 5 日奉行政院 (75) 教字第 25348 號函核定本校自 76 學年度設置運動技術學系和體育研究所，開始招生上課。
運動技術學系在民國 76 年初設時為一班，學生人數為 40 名，共有田徑、體操、舉重、射箭、羽球、桌球、高爾夫、柔道、跆拳道等 9 個隊。民國 77 學年度增設網球隊，共計 10 個代表隊。民國 81 年增設為每一年級 2 班，學生數為 193 人，代表隊仍為 10 個。民國 82 年再增設為每一年級 3 班，學生數為 233 人，代表隊為 10 個。民國 87 學年度增設棒球隊。民國 90 學年度增設射擊隊，學生數為 420 人，代表隊為 12 個。
91學年度運動技術學系基於項目特殊性及因應改名大學之需，將 3 班調整為三系，分別為本系「陸上運動技術學系」、「球類運動技術學系」及「技擊運動技術學系」。設系目標為培養國家級優秀運動選手、專業運動教練、培養運動技術研究人才及培育健康與體育領域師資。招收對象為高中（職）畢業學生且具有運動潛能者。