L'École, établie dans sa forme actuelle en 1872, assure ses enseignements aux élèves-ingénieurs dans le cadre de son Institut industriel (Institut industriel du Nord - IDN) localisé à Lille, rue Lombard de 1872 à 1875, puis rue Jeanne-d'Arc de 1875 à 1968, et enfin avenue Paul Langevin sur le campus de l'université des Sciences et Technologies de Lille depuis 1968.
Les cours sont assurés aux élèves-ingénieurs à Lille, initialement rue Lombard de 1872 à 1875 dans les locaux d'une surface de 1 978 m² antérieurement affectés à l'École impériale des Arts industriels et des Mines de 1854 à 1871, dont l'École est l'héritière. Des locaux adaptés à l'expansion de l'École furent construits rue Jeanne-d'Arc (50° 37′ 40″ N 3° 03′ 53″ E / 50.627639, 3.064606) de 1873 à 1875 sur un terrain de 7 716 m², dont 6 959 m² affectés à l'enseignement, sur financement de la municipalité de Lille et du département du Nord. De nouveaux laboratoires y furent ajoutés en 1878 ainsi qu'un internat en 1883.
Ses effectifs dépassent les trois cents élèves en 1914 et en font l'une des plus grandes écoles d'ingénieurs de France. C'est en 1934 que les élèves ingénieurs furent logés dans une toute nouvelle résidence universitaire. Un troisième amphi fut construit en 1935. Les cours furent assurés rue Jeanne d'Arc, au centre de Lille, de 1875 à 1968.
Depuis 1968, les cours et la recherche sont assurés avenue Paul Langevin sur le campus de l'université des sciences et techniques de Lille (Cité Scientifique - 50°36′23″N 3°8′11″E / 50.60639, 3.13639), où un ensemble immobilier de formation et de recherche et une résidence Camus pour les élèves sont construits entre 1965 et 1968 et étendus en 1992 et 2001 et où une technopole scientifique pluridisciplinaire s'est constituée à proximité de l'École. Une nouvelle résidence Léonard de Vinci est construite pour les élèves-ingénieurs en 1993.
Dès 1872, le cursus de formation d'ingénieurs couvre le génie civil et les constructions, la mécanique, la chimie et les machines à vapeurs, l'industrie de transformation et la métallurgie, l'industrie manufacturière . A partir de 1892 sont ajoutées l'électricité industrielle et les applications électrotechniques . En 1914, les trois filières dominantes sont la mécanique, la chimie et l'électricité. L'enseignement des applications automobiles prend son essor dès 1899 et l'aérodynamique en 1930 . En 1957, l'automatique devient un des nouveaux domaines majeurs, suivie par l'informatique dès 1958 : Lille en devient un site pionnier en France. L'année précédent le transfert sur le campus (1967), les options sont génie civil, mécanique, chimie et génie des procédés, électricité industrielle, automatique, informatique, aménagement urbain. Apparaissent ensuite d'autres domaines pour accroître la pluridisciplinarité et l'adaptation de la formation des éléves-ingénieurs aux évolutions technico-économiques de la fin du XX siècle : génie civil, génie mécanique, génie des procédés, électronique industrielle, automatique, informatique de gestion, informatique industrielle, aménagement, transport-logistique, production industrielle, génie informatique, ondes-micro-électronique et télécommunications.
La possibilité pour les élèves-ingénieurs de suivre une année de spécialisation post-diplôme d'ingénieur ou d'obtenir un double-diplôme en troisième année en suivant des cours communs avec la faculté des sciences de Lille existe structurellement depuis l'origine de l'École au XIX siècle et fut renforcée notamment en 1932 : ce furent d'abord des certificats d'études supérieures et des licences es-sciences, puis ultérieurement des diplômes d'études approfondies co-habilités avec l'université. Des accords avec d'autres instituts et écoles supérieures françaises sont aussi établis pour accéder à leurs spécialités. Des programmes de troisième année validée dans des universités européennes, à l'École nationale supérieure du pétrole et des moteurs, à l'École centrale Paris (1985), et de poursuite d'études dans des universités nord-américaines se développent essentiellement dans le dernier quart du XXè siècle ; l'accueil d'élèves ingénieurs en mobilité internationale se développe symétriquement.
