本系的前身光電科技系於2001年8月成立，當時係致力於二技學生的光電科技實務教學。光電科技系於2003年8月更名為光電工程系，同時光電技術研究所更名為光電工程系碩士班，賡續推動碩士學程教育；同年，教育部核定通過設立光電工程系博士班，使本系成為具有大學部、碩士班、博士班完整學制的光電系所。

本系師資專長涵蓋光通訊、光電材料與元件、平面顯示器、光電工程等光電重要領域，目前共有專任教授13位、專任副教授3位、專任助理教授4位，專案教師1人，皆具有博士學位。每年招收學生計大學部約40人、碩士班60人、博士班約8人，本系課程持續教育學生強化在光電領域的理論與實務能力，以期滿足業界所需人才。

本系設有SIPE國際光學工程學會-北科大學生分會，經常邀請國際學者到訪交流。