За цією схемою зазвичай веде роботу невелика кількість глибоко відданих справі ентузіастів, які із великими труднощами створюють спеціалізовані лабораторії та кабінети, навколо яких концентрувалися викладачі та вчені, що забезпечували на належному рівні навчання майбутніх інженерів та проведення наукових досліджень. Тому, прообразом кафедри ДВЗ,У та ТЕ та всіх інших кафедр машинобудівного профілю стала теплотехнічна лабораторія та кабінет при ній, які виникли як ми вже знаємо на базі машинобудівного відділення середнього механіко-технічного училища та біля витоків якої стояв І.С. Некрасов. На початку 30-х років із остаточним набуття МКІ статусу інституту починає формуватися традиційна за нинішніми поняттями кафедральна структура. У 1931 році серед перших з'являється кафедра головних суднових механізмів, що забезпечує викладання всіх спеціальних дисциплін машинобудівного профілю та дисциплін, що охоплюють теоретичні основи теплотехніки.

Під керівництвом проф. В.А. Ваншейдта кафедра розпочала своє відновлення у науково-методичному плані, надаючи при цьому велику практичну допомогу місцевим підприємствам у вирішенні конкретних завдань в умовах воєнного часу. Після від'їзду на початку 1944 проф. В.А. Ваншейдт у м. Горький, де в цей час знаходився ЛКІ, кафедру очолив доцент Н.І. Количів, який керував кафедрою до 1946 року. 
Відразу після повернення інституту в м. Миколаїв почалися відновлювальні роботи, так як все було зруйновано і спалено гітлерівцями перед відходом. Відповідальність за відновлення теплотехнічної лабораторії була покладена на доцента А.І. Голубченка та старшого викладача Т.Є. Епельмана. Швидке введення в дію лабораторії вважали за свій обов'язок старший лаборант, колишній судновий механік А.Б. Балоненко та механік К.А. Богданів.
Після від'їзду Н.І. Количева кафедру суднових ДВЗ на довгі 25 років очолив доцент Т.Є. Епельман, а єдиним викладачем у цей час був доцент Ф.І. Волошенко, який прибув із Іркутського сільськогосподарського інституту.
Керувати кафедрою Т.Є. Епельману довелося у дуже напружений період. Починати треба було майже з нуля: складати та коригувати навчальні плани спеціальності, програми дисциплін, писати посібники, методичні вказівки тощо. Під керівництвом Т.Є. Епельмана було виконано великі роботи з відновлення теплотехнічної лабораторії, організовано нові навчальні лабораторії та спеціалізовані аудиторії. На початку 50-х років було встановлено двигун Д-50 (6ЧН 31,8/33) потужністю 700 кВт, який надійшов у вигляді матеріальної допомоги із МВТУ ім. Баумана. Він був обладнаний усіма контрольно-вимірювальними приладами та апаратурою для проведення комплексних теплотехнічних випробувань із повною імітацією роботи на судні. На цій установці студенти-дизелісти проводили завершальну лабораторну роботу, яка тривала цілий день, при цьому витрачалося 1,5...2,0 т дизельного палива (на ті часи це було дозволено).
У лабораторії встановили трофейні двигуни: "Буда-Ланова" потужністю 50 кВт і два двигуни НК-65 (1Д 8,5/(12+9)) фірми Юнкерс потужністю по 8 кВт, також була встановлена ​​парова машина подвійного розширення, але через якийсь час її демонтували. Було обладнано спеціалізовану аудиторію №83, де було зібрано натурні деталі двигунів та велику кількість наочних плакатів.

Цьому сприяла сама атмосфера в інституті, активна допомога промислових підприємств та організацій у вигляді госпдоговірного фінансування. Немаловажну роль відіграв і той факт, що в інституті в цей час було відкрито Раду із захисту кандидатських дисертацій.
У цей час суттєво зміцнюється матеріальна база лабораторії кафедри. Закінчується монтаж та оснащення необхідної вимірювальної апаратури дизель-генераторної установки з двигуном 6ЧН 25/34. Було створено унікальну установку з випробування водоповітряних охолоджувачів, яка імітувала роботу системи газотурбінного наддуву двигуна, до складу якої входила реальна камера згоряння газотурбінного двигуна (на чолі робочої групи був аспірант Ю.Л. Мошенцев). Під керівництвом старшого викладача О.І. Лукіна була створена установка застосування ультразвуку для поліпшення процесів розпилювання палива і сумішоутворення суднових дизелів.
1976 року завідувачем кафедри став кандидат технічних наук, доцент Г.С. Попов, який на той час зміцнився в інституті та брав активну участь у навчальному, науковому, методичному та громадському житті кафедри, факультету, інституту.
У цей період розвиток кафедри йшов шляхом удосконалення навчального процесу, створення навчально-методичних комплексів, написання навчально-методичних посібників. Одночасно проводилася велика науково-дослідна робота. У цей час в інституті почала виконуватись одна з перших комплексних робіт, у виконанні якої брало участь багато кафедр, у тому числі кафедра суднових ДВС. Тема була пов'язана з розробкою Правил Реєстру СРСР та обґрунтуванням оптимального типу судна-газовозу. Вона виконувалася у межах напряму "Прогресивні методи проектування, будівництва та ремонту судів". Замовниками її виступили Мінсудпром СРСР, Головне управління Реєстру СРСР, фінансування здійснював "Чорноморсудопроект".
1981 року завідувачем кафедри суднових ДВС стає доцент А.Я. Шквар. Під його керівництвом кафедра досягла значних успіхів у всіх напрямках: навчальному, методичному, науковому.
У 1986 році А.Я. Шквару надано звання професора по кафедрі ДВС. Ним опубліковано понад 130 наукових праць та статей, він автор понад 20 авторських свідоцтв СРСР на винаходи та патентів. Ним у співавторстві у видавництві "Суднобудування" видано навчальні посібники "Системи суднових енергетичних установок" (перше видання 1980 р., друге 1990 р.). "Судові енергетичні установки" (1985), підручник "Судові двигуни внутрішнього згоряння" (1989). У 1988 р. у видавництві "Машинобудування" вийшла монографія "Вихрові компресори (у співавторстві).
У 1992 році А.Я. Шквар був обраний академіком Міжнародної Академії наук нетрадиційних технологій та Академії наук вищої школи України, 1997 року – Академії наук суднобудування України.

За всіма дисциплінами були написані нові програми, підготовлені нові навчальні та методичні посібники, вінцем цього було написання колективом викладачів кафедри підручника "Судові ДВС", виданого "Суднобудуванням" у 1989 році та присвяченого 200-річчю міста Миколаєва.
Свій багатий професійний досвід передавав китайським викладачам, аспірантам, читаючи лекції 1986 року в Харбінському суднобудівному інституті. Він також читав лекції та вів практичні заняття з дисциплін "Теплотехніка в сільському господарстві" та "Автотракторні двигуни" на факультеті механізації сільського господарства Миколаївського сільськогосподарського інституту.
Надмірна праця підірвала здоров'я Анатолія Яковича, він раптово помер 1 грудня 1997 року по дорозі з роботи додому. За годину до своєї смерті він встиг написати експертний висновок щодо несправностей у системі охолодження головного двигуна замовлення 204, побудованого на ЧСЗ, а також дати відгук на кандидатську дисертацію аспіранту Р.А. Варбанцю з Одеського національного морського університету.
Після його смерті виконувачем обов'язків завідувача кафедри призначається доцент В.С. Наливайко, який був позаштатним заступником завідувача кафедри, а до цього виконував його обов'язки у 1988-89 роках, коли проф. А.Я. Шквар знаходився у науковому відрядженні у Китаї.
Багато уваги було приділено розробці нових навчальних планів та програм. За його участю було відновлено спеціальність "Двигуни внутрішнього згоряння" на факультеті, а також поставлено платне денне та заочне навчання на кафедрі.

У червні 1998 року на посаду завідувача кафедри обирається доктор технічних наук, професор Б.Г. Тимошевський, який раніше працював професором кафедри СЕУ.
З приходом проф. Тимошевського Б.Г. на кафедрі набули подальшого розвитку ті дисципліни, які читав проф. А Я. Шквар, привноситься нова тематика науково-дослідних робіт, основні напрями яких такі:
- дослідження та вдосконалення робочих процесів у поршневих та комбінованих ДВЗ;
- математичне моделювання робочих процесів у ДЗС на базі сучасних теорій та методів системного аналізу;
- дослідження ефективності поршневих та комбінованих двигунів нетрадиційних конструкцій та схем;
- дослідження та вдосконалення апаратів та агрегатів ДВЗ;
- використання водню та гідридних технологій для підвищення ефективності енергетичних установок з ДВЗ;
- дослідження ефективності енергетичних установок із ДВЗ шляхом термохімічної утилізації тепла;
- виробництво та ефективне використання альтернативних палив та енергоносіїв у ДВЗ.
Науково-дослідна робота проводиться у трьох спеціалізованих лабораторіях, які обладнані сучасними стендами з ДВЗ різних типів та їх агрегатами, вимірювальними пристроями та комп'ютерною технікою.

У травні 2022 року на посаду в.о. завідувача кафедри призначається кандидат технічних наук, доцент Гогоренко Олексій Анатолійович.

Для студентів, які мають бажання брати участь у науково-дослідній роботі створено науково-дослідний гурток, робота якого спрямована на перспективні розробки в галузі ДВЗ та поглиблену підготовку для подальшого виконання реальних курсових проектів та випускних кваліфікаційних робіт. Студенти мають можливість брати участь у виконанні держбюджетних та госпрозрахункових науково-дослідних роботах, що виконуються на кафедрі. Найкращі з них, які виявили здібності до наукової роботи, отримують рекомендації на вступ до аспірантури.
Кафедра також співпрацює із відомими іноземними двигунобудівними фірмами, такими як MAN, Wartsila, Krupp МАК, SKL, Caterpillar, Cummins Engines Inc, Rotax-Bombardie та іншими, які постачають сучасну науково-технічну інформацію, програмне забезпечення, що використовуються у навчальних та науково-дослідних цілях.