Origines
Suite à la création du corps des ponts et chaussées en 1716, un arrêt du conseil du roi décide en 1747 de la mise en place d'une formation spécifique des ingénieurs d'État, l'École Royale des Ponts et Chaussées, fondement de la future École Nationale des Ponts et Chaussées, mise en place par Daniel-Charles Trudaine. Il s'agit alors du début du contrôle progressif et efficace par l'État de la construction des routes, ponts et canaux et de la formation des ingénieurs du génie civil. Auparavant, seigneurs, guildes et ordres monastiques partageaient avec l'État cette compétence et le recrutement des techniciens se faisait au coup par coup. En 1775, l'École prend le nom actuel d'École Nationale des Ponts et Chaussées.
Le premier directeur, en place de 1747 à 1794, fut Jean-Rodolphe Perronet, ingénieur, administrateur et érudit participant notamment à l'élaboration de l'Encyclopédie ou Dictionnaire raisonné des sciences, des arts et des métiers, dirigée par Denis Diderot et Jean le Rond D'Alembert. Sans enseignant, la cinquantaine d'élèves, dont Lebon, Bernardin de Saint-Pierre, Pierre-Simon Girard, Riche de Prony, Méchain et Brémontier, était dans un premier temps formée par auto-apprentissage dans les domaines de la géométrie, l'algèbre, la mécanique, l'hydraulique. La visite de chantiers, des collaborations d'apprentissage auprès des savants et seigneurs et la participation au levé de la carte du royaume complétait leur formation, d'une durée de quatre à douze ans.
L'accroissement des prérogatives des Ingénieurs des Ponts et Chaussées, portant progressivement sur tout projet d'aménagement du territoire, entraîna l'apparition lors de la Révolution française de critiques à l'encontre d'une politique perçue comme étant autoritaire. Parallèlement fut créée École polytechnique en 1794, regroupant les élèves des Ponts, des Mines et du Génie.
Un essor lié aux grands travaux et à l'industrialisation
De nombreux ingénieurs des Ponts (Barré de Saint-Venant, Belgrand, Biot, Cauchy, Coriolis, Dupuit, Fresnel, Gay-Lussac, Navier, Saint-Far, Vicat) participèrent sous le Premier Empire à la reconstruction du réseau routier, non entretenu durant la Révolution, et aux nombreux projets d'aménagement d'envergure, notamment hydrauliques. Cet accroissement des travaux et de leur complexité imposa une adaptation de l'enseignement de l'École, qui devait également faire face à l'apparition d'une société où l'industrialisation et la mobilité faisaient leur entrée.
Un décret de 1851 définit l'organisation des cours, la rédaction d'un emploi du temps annuel, la qualité des professeurs et le contrôle du travail des élèves. De plus, il ouvrit l'École aux élèves non-issus de Polytechnique, qu'ils soient français ou étrangers, et aux auditeurs libres. Des classes préparatoires furent créées en 1875 afin de suppléer au niveau d'instruction moindre de ces nouveaux élèves.
Le développement des infrastructures et réseaux de déplacement de la fin du XIX siècle fut fortement marqué par les ingénieurs des Ponts et Chaussées dont plusieurs sont devenus célèbres : Becquerel, Bienvenüe, Caquot, Carnot, Colson, André Coyne, Freyssinet, Résal, Paul Séjourné, Paulin Talabot... C'est à cette époque que les traits caractéristiques de l'École furent quasi-définitivement établis, en dehors des adaptations aux progrès des techniques et des créations de chaires d'enseignement nouvelles, telles l'électricité appliquée, l'économie politique, l'économie sociale, l'urbanisme, les bases aériennes...
Une institution modernisée
C'est après la Seconde Guerre mondiale que l'École s'ouvre au monde économique et accroît sensiblement les effectifs, répondant à la demande croissante d'ingénieurs tant pour le corps des Ponts et Chaussées que pour le secteur privé. Une importante diversification des enseignements eut également lieu.
L'année 1983 est marquée par d'importantes réformes portant sur le recrutement, le programme, les méthodes pédagogiques et les liaisons avec la recherche et les entreprises et par l'apparition de formations continues. De plus, le laboratoire de recherche, supprimé après la Seconde Guerre mondiale, est réintroduit dans l'École pour répondre au besoin de lier enseignement et recherche.
En mai 2005, l'ENSTA ParisTech et l'École se sont rapprochés pour offrir la possibilité aux élèves de l'une des écoles de terminer leur cursus ingénieur dans l'autre. Entre 1997 et 2008, l'École est principalement installée à Champs-sur-Marne sur le site de la Cité Descartes mais conserve également son implantation à Paris au 28 Rue des Saints-Pères; cette situation a changé en septembre 2008, suite à la vente de l'Hôtel de Fleury (bâtiment parisien) par l'État. Dans les prochaines années les locaux de l'École seront agrandis sur la Cité Descartes, avec notamment la construction d'un bâtiment "Descartes +" qui accueillera les derniers laboratoires et salles de cours qui ne sont aujourd'hui pas situés dans le bâtiment principal de l'École à Champs-sur-Marne.
Par ailleurs, l'École des Ponts ParisTech fait partie des pôles de recherche et d'enseignement supérieur ParisTech et Université Paris-Est.
L'appartenance à ParisTech permet aux élèves de l'école d'effectuer des options ou leur troisième année dans une autre école de ParisTech.