จากแนวคิดและวิสัยทัศน์ของ พลตรีพล ศิรินทุ อดีตเจ้ากรมการขนส่งทหารบก และคณะนายทหาร ที่เห็นว่ารถยนต์ของกองทัพบกที่ชำรุดและได้จำหน่าย แล้วเป็นจำนวนมาก ถ้าจะได้นำมาเป็นเครื่องช่วยฝึกกับนักเรียน ก็จะทำให้เกิดผลประโยชน์มหาศาล กรมการขนส่งทหารบก จึงได้ขอนโยบายจากกองทัพบกจัดตั้งโรงเรียนอาชีวศึกษา เปิดสอนแผนกวิชาช่างยนต์ เพื่อจะได้นำทรัพยากรของกรมการขนส่ง ทหารบกมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด และช่วยเหลือส่งเสริมการศึกษาของบุตรหลานข้าราชการกองทัพบก ตลอดจนชุมชนและบุคคลทั่วไป ให้มีสถานที่ศึกษาในประเภทอาชีวศึกษาและมีความรู้ไปประกอบอาชีพได้ กรมการขนส่งทหารบกได้ดำเนินการจนได้รับอนุมัติจากกองทัพบก โดยพลเอก บริบูรณ์ จุลจาริตต์ รอง ผบ.ทบ. ในขณะนั้นให้ใช้อาคารไม้ในบริเวณโรงเรียนทหารขนส่ง กรมการขนส่งทหารบก เป็นที่ตั้งโรงเรียน

กองทัพบกได้เล็งเห็นความสำคัญจากชื่อเสียงและผลงานของโรงเรียน ช่างกล ขส.ทบ ซึ่งเป็นที่ประจักษ์ยอมรับในกลุ่มโรงเรียนอาชีวะตลอดจนบุคคลทั่วไป กระทรวงศึกษายกย่องให้เป็นโรงเรียนตัวอย่าง จึงได้รับการรับการลงมติจากการประชุมคณะกรรมการอำนวยการสวัสดิการข้าราชการกองทัพบก โดยมี พลโท เต็ม หอมเศรษฐี ผช.ผบ.ทบ. ในขณะนั้นเป็นประธาน ให้แปรสภาพเป็น โรงเรียนกองทัพบกอุปถัมภ์ ได้ตามระเบียบ

โรงเรียนได้รับการอนุเคราะห์จากกองทัพบก โดย พลเอกกฤษณ์ สีวะรา ผู้บัญชาการทหารบกในขณะนั้น ได้อนุมัติเงินจำนวน 3,609,158 บาท ดำเนินการก่อสร้างโรงฝึกงาน 3 หลัง และซื้ออุปกรณ์การฝึกจำนวนหนึ่ง เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของนักเรียน

นอกจากนั้น พลเอกอาทิตย์ กำลังเอก ยังได้กรุณาอนุมัติเงินงบประมาณจากกองทัพบก ให้สร้างอาคารเรียน 3 ชั้น 12 ห้องเรียน 1 หลัง คณะกรรมการบริหาร ซึ่งมี พลตรีมานะ วรามิตร เจ้ากรมการขนส่งทหารบก ในขณะนั้น เป็นประธานได้ให้ พันเอกปรีมล ปัทมะสุคนธ์ รองผู้บัญชาการโรงเรียนทหารขนส่ง และ ผู้จัดการโรงเรียน ในขณะนั้น เป็นผู้รับนโยบายดำเนินการตามกรรมวิธี และในปีการศึกษา 2527 ได้รับอนุมัติจากกระทรวงศึกษาธิการ ให้โรงเรียนฯ เปิดสอนถึงชั้นปีที่ 5 ระดับ ปวส. และกรมการรักษาดินแดนได้อนุมัติให้นักเรียนชั้นปีที่ 1 เรียนวิชาทหารชั้นปีที่ 1 โดยไม่คิดผลการเรียน ได้เป็นโรงเรียนแรก

คณะกรรมการบริหารโรงเรียน ได้พิจารณาว่า โรงเรียนสามารถเป็นแหล่งความรู้ที่เหมาะสมเห็นควรเปิดทำการสอนพลทหารก่อนปลดประจำการให้มีอาชีพ แต่เนื่องจากการเปิดสอนในหลักสูตรต้องเป็นไปตามกฎระเบียบกระทรวงศึกษาธิการ ดังนั้น โรงเรียน จึงได้เปิดโรงเรียนเพื่อการนี้ ภายใต้ชื่อ “โรงเรียน ช่างกล ขส.ทบ.” ให้ทำการสอนพลทหารก่อนปลดประจำการ โดยมีหลักสูตร ช่างซ่อมเครื่องยนต์เล็ก, จักรยานยนต์, ซ่อมเครื่องใช้ไฟฟ้า และสอนขับรถยนต์

โรงเรียนได้ผ่านการรับรองมาตรฐานคุณภาพการศึกษา จากสำนักงานรับรองมาตรฐานและประเมินคุณภาพการศึกษา (สมศ.) เมื่อวันที่ 13-15 พฤศจิกายน 2545 ผลการประเมินผ่านมาตรฐาน ตามที่ สมศ. กำหนด

โรงเรียนได้ผ่านการรับรองมาตรฐานคุณภาพการศึกษา จากสำนักงานรับรองมาตรฐานและประเมินคุณภาพการศึกษา (สมศ.) เมื่อวันที่ 18-20 สิงหาคม 2554 ผลการประเมินผ่านมาตรฐาน ตามที่ สมศ. กำหนด

โรงเรียนได้ย้ายสถานที่ตั้งไปจัดการเรียนการสอน บริเวณพื้นที่คลังแสงกรมสรรพาวุธทหารบก (เดิม) บริเวณถนนติวานนท์ ตำบลบ้านใหม่ อำเภอปากเกร็ด จังหวัดนนทบุรี โดยจัดการศึกษาในสาขาวิชาตามเดิม