В 1868 году Московское ремесленное учебное заведение было преобразовано в Императорское Московское техническое училище, которое стало высшим специальным учебным заведением с девятилетней программой обучения.

Согласно первому параграфу Устава, училище предназначалось для подготовки механиков-строителей, инженеров-механиков и инженеров-технологов. В числе первых кафедр были кафедры высшей математики, общей и прикладной физики, машиностроения, строительного искусства, технологии волокнистых веществ, общей химии и химической технологии.

В конце XIX и начале XX века значение ИМТУ в технической и научной жизни страны значительно возросло. В училище начали формироваться фундаментальные научные школы, что было обусловлено быстрым развитием промышленности и привлечением ведущих учёных, преимущественно выпускников Московского университета.

К началу 1895/96 учебного года в училище обучалось 656 студентов. С 1870 года по 1 января 1895 года курс завершили 975 человек. Училище располагало лабораторией, физическим и механическим кабинетами, кабинетом естественной истории, геодезическим кабинетом, учебными мастерскими и библиотекой с 11056 наименованиями.

Императорское Московское техническое училище имело право присваивать звание инженера-механика по инженерно-механическому отделению и инженера-технолога по инженерно-техническому. Это звание присуждалось как лучшим студентам, успешно завершившим курс, так и сторонним лицам после сдачи экзаменов при наличии свидетельства о соответствующем образовании.

В 1930 году училище получило имя революционера-большевика Н. Э. Баумана, убитого 18 октября 1905 года работником фабрики Щапова Николаем Михалиным. Это произошло недалеко от главного здания училища, которое позже было названо в его честь, на углу Немецкой улицы (ныне Бауманская) и Денисовского переулка.