加州理工學院（California Institute of Technology）是自1891年由地方商人和政治家Amos G. Throop在帕薩迪納創(chuàng)建的一所職業(yè)學校發(fā)展而來。在1920年該校獲得加州理工學院這個名字以前，該校以Throop大學、Throop工藝學院、和Throop技術學院而知名�！◎寗蛹又堇砉囊凰囆g和手藝的學校成為世界級科學中心的力量源自天文學家George Ellery Hale的先見之明。Hale在于1907年來到巴沙迪那后加入了Throop的校董會，作為威爾遜山天文臺的首任臺長。當時美國的科學研究還處于嬰兒期，Hale看到了在巴沙迪那創(chuàng)建一個正式的工程和自然科學教育的學院的機會。Hale成功的吸引到私人的土地和資金贊助，使得他能夠給學校建立裝備良好的現(xiàn)代實驗室設施。然后他說服了實驗物理學家密立根加入加州理工學院，為將來把學、校建設成為科學技術的中心奠定了基礎。
1917年，Hale雇了建筑設計師Bertram Goodhue來制作一個22英畝的校園的總設計圖。Goodhue構想了校園的整體布置并設計了物理樓，Dabney廳，和其他一些建筑，他在其中尋求和當?shù)貧夂�、學校的特色、以及Hale的教育哲學的一致性。Goodhue為加州理工作的設計也受到南加州傳統(tǒng)的西班牙使團建筑結構的影響。
在Hale、 Noyes、和羅伯特·安德魯·密立根（Robert A. Millikan）的帶領下，（并在南加州經濟繁榮的促進下），加州理工學院California Institute of Technology的聲譽在1920年代得以迅速提升。1923年，密立根榮獲諾貝爾物理學獎。1925年，學校設立地質學系并雇了William Bennett Munro,哈佛大學的歷史、政治、和經濟學學院的主席，來創(chuàng)立加州理工的人文和社會科學學院。1928年，生物學院在Thomas Hunt Morgan的領導下創(chuàng)立，他是美國最出色的生物學家，并是染色體的發(fā)現(xiàn)者之一。1926年，航空術研究生院創(chuàng)立，它最后吸引到了馮·卡門（Theodore von Kármán），他后來為噴氣推進實驗室的創(chuàng)立作出了貢獻，并且奠定了加州理工作為火箭科學的前沿中心之一的地位。1928年，帕洛瑪天文臺開始建造。
羅伯特·安德魯·密立根（Robert A. Millikan）在1921年到1945年擔任“執(zhí)行委員會主席” （相當于加州理工校長） [24-25] ，其影響力之大以至于學校有時被稱為“密立根的學�！�。在1950年代，1960年代，和1970年代，加州理工以兩名很可能稱得上當時最偉大的理論粒子物理學家所在的學校而聞名：蓋爾曼和費曼。蓋爾曼和費曼都因他們的工作榮獲諾貝爾獎，該工作對于粒子物理所謂 “標準模型”的建立有主要貢獻。費曼也在物理圈子外作為一個出色的教師和一個富于反傳統(tǒng)色彩的人物而出名。
2009年6月，加州理工學院主辦了第13屆環(huán)太平洋大學聯(lián)盟校長級年會。
2016年12月，陳天橋向加州理工學院捐款1.15億美元，正式成立陳天橋雒芊芊腦科學研究院（Tianqiao and Chrissy Chen Institute）。
